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无功功率是电网运行的一个重要参数。电网中无功功率不平衡会降低电网功率因数和电网传输能力。因此,无功补偿装置对电力系统十分重要,对它的研究与应用也一直是相关学科研究的热点。传统的无功补偿设备由于控制器运算能力有限,难以实时、有效地分析电网信号,影响了补偿效果。
本文分析了静止同步补偿器(STATCOM)的基本工作原理,比较了各种无功补偿算法的优缺点;然后介绍了嵌入式实时操作系统的相关概念,并从理论和实用的角度分析了嵌入式系统,设计了一种基于ARM和DSP的新型低压智能静止无功同步补偿器控制器。
在硬件设计方面,设计了32位高性能NXP LPC2214作为控制核心,TITMS320F2812作为运算核心的STATCOM系统,扩展了片外外设FLASH存储器、SRAM静态存储器、USB通信接口和串行通信接口等。
在软件设计方面,基于ARM软件开发平台ADS1.2,讨论了基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的STATCOM控制器的软件实现。详细叙述了μC/OS-Ⅱ在LPC2214平台的移植和任务划分。根据操作系统软件设计的思想,设计了硬件驱动和任务级应用程序。同时,设计了基于LPC2214 IAP功能的软件升级应用程序,并在硬件平台上验证了程序的正确性。此外,为了扩展STATCOM控制器的通信能力,设计了基于NXP LPC2134和Siemens MC39i的通用GPRS-DTU(GPRS数据传输单元)。软硬件调试结果表明,基于ARM和DSP多处理器结构的STATCOM控制器具有良好的可扩展性和实用性。设计成果为进一步研究STATCOM系统及其控制算法奠定了坚实的基础。