[实用新型]一种基于STM32F407的调容式消弧线圈补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种基于STM32F407的调容式消弧线圈补偿装置。

背景技术

消弧线圈是Petersen研究限制电弧接地过电压的技术成果，自投入运行以来在世界各地的中压电网内，以及发电机的中性点，均有了很大的发展，特别是近些年来，在当代电力电子、微电子技术的支持下，对其做了进一步改进，可以更好地适应时代发展对电能的需求，优化谐振接地方式已经成为中压电网中性点接地方式的发展方向。

国内外电力系统的运行经验表明，优化谐振接地方式可以广泛适用不同电压等级、不同结构形式和不同接地电容电流的中压电网，同时对提高供电连续性，保障人身、设备安全和防止通信干扰等是十分有益的。

近几年来自动补偿消弧装置成为研究的热点，多种形式的消弧装置研制并应用与电力系统，我国相继推出了几种自动跟踪补偿消弧成套装置，取得了一定的效果，但也存在一些问题。常见的自动跟踪补偿消弧线圈按改变电感方法的不同可以分为5类，即调匝式、调气隙式、直流偏磁式、磁阀式和高短路阻抗变压器式。前两类采用预调谐方式，且采用机械传动机构完成自动调谐，所用时间较长，故一般需加装限压电阻，以保证中性点电压不大于额定相电压的15％。限压电阻的投切增加了控制的复杂性，而且在不同的电网中阻值不同，电阻的热容量必须仔细核算。后三类装置采用动态调谐方式，依靠电气手段实现自动调谐，调谐时间短，无需限压电阻，结构相对简单，但其工作原理是基于铁心的磁饱和，不可避免地会存在非线性和谐波等问题。

晶闸管投切电容式消弧线圈则不存在上述问题。消弧线圈的调谐速度快，调节范围宽，适应能力强，具有线性调节特性，无谐波污染，可靠性高，而且损耗和噪声小。但已有的晶闸管投切电容式消弧线圈在设计上存在不足之处。首先，由于电容的电荷累计效应及两端的电压不能突变的特点，所以在电容投切时仍存在涌流、过压和波形畸变的问题。其次，对地电容电流实时监测的方法也有很大的缺陷，两点测量法不仅在算法上存在很大的误差，而且频繁的调节会使消弧线圈稳定运行受到影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供的一种能减少外围关断电路、简化控制且能对地电容电流进行更准确的测量的基于STM32F407的调容式消弧线圈补偿装置。

实用新型的目的是这样实现的：

一种基于STM32F407的调容式消弧线圈补偿装置，它包括微控制器，微控制器的输入口分别与按键输入模块、过零电压检测模块、电压滤波调理电路连接，微控制器的输出口与IGCT投切电容式消弧线圈连接，微控制器的输入输出口分别与存储器、显示装置连接，其中微控制器与IGCT投切电容式消弧线圈之间设有光耦合隔离器；所述IGCT投切电容式消弧线圈由带二次绕组的消弧线圈并联多组IGCT与电力二极管控制组合的串有小电感的电容器构成。

具体的，微控制器为型号为STM32F407的单片机，存储器的型号为FM24C16，显示装置位可触摸液晶显示屏，单片机外围电路包括2个晶振，3个电阻以及5个电容。

其中，单片机的PG0至PG5口接采样电路输出接口、PG6至PG7口与IGCT投切电容式消弧线圈连接、PG8～9口接存储器、PG10至PG 15、PH2至PH 15口及PI0至6端口用与可触摸液晶显示模块连接，PI8至PI 11口与按键输入模块连接，采样电路为无损电流采样电路。

采用上述结构，通过采用IGCT与二极管组成的桥路构成的新型调容式消弧装置，既可以减小开关损耗，又可以通过调节PWM来控制电容电流。该消弧装置扩大了补偿电流的调节范围，提高了调谐精度，特别适用于发展中的补偿电网，可以避免重复投资；

而且，采用集成门极换流晶闸管IGCT代替可控硅SCR，减少了外围关断电路，控制简单，且能够大大缩短响应时间；

除此之外，主控芯片采用了STM32F407微处理器，它支持DSP指令及浮点算法，不仅运行速度快，而且处理精度高，从而系统可靠性高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的系统结构框图；

图2为本实用新型中IGCT投切电容式消弧线圈的原理图；

图3为微处理器的电路图；

图4为IGCT开通驱动的原理图；和通态门极维持电路原理图；

图5为IGCT通态门极维持电路的原理图；

图6为存储器的电路图；

图7为按键输入模块的电路图；