磁控電抗器(magnetically controlled reactors)全稱是磁閥式可控電抗器，簡稱MCR，是一種容量可調的並聯電抗器，主要用於電力系統的無功補償。
摘要：電力系統常採用並聯電容器-電抗器組等無源裝置進行無功補償併兼作濾波。但由於負載經常處於變化之中， 採用固定容量補償方式常常不能滿足要求。目前無功補償領域中磁控電抗器應用逐漸廣泛推廣，這樣其控制系統顯得尤為重要。通過利用DSP和CPLD結合設計的磁控電抗器控制器，可以實現磁控電抗器感性無功的平滑調節，從而實現動態無功補償的目的。
關鍵詞：DSP;磁控電抗器;CPLD
引言
磁控電抗器控制器作為磁控電抗器除錯、執行中的一個必要部件，在專案開發對前其安全可靠性做全面的考慮，結合電網執行的實際情況，分析得到應輸入輸出的訊號資訊包括：(1)採集電網電壓、電流，計算電網有功功率、無功功率和功率因數及相關開關資訊;(2)根據引數設定和實際檢測值自動閉環調節磁控電抗器移相觸發脈衝訊號;(3)手動、開環調節磁控電抗器移相觸發脈衝訊號;(4)控制液晶觸控式螢幕，實現人機介面;(5)與變電站綜保裝置通訊，實現遠端控制。
一、控制系統原理
基於磁控電抗器的無功電壓綜合補償控制器原理，採集電壓、電流訊號，計算系統的有功功率及無功功率，快速跟蹤電壓及無功功率的變化，動態地調節投入的補償電抗器容量，平衡無功及電壓。也就是說，控制器能自動檢測系統的電流、電壓，並能根據檢測量自動調整閘流體移相觸發角的大小，進而改變磁控電抗器輸出的感性容量。這樣，磁控電抗器就可以根據電壓和所需的無功，自動調節投入的補償電抗。控制系統原理圖如圖1所示。
二、硬體電路設計
控制器硬體部分由8個獨立模組組成，模組間由母板連線。控制器前部為液晶觸控式螢幕，後部為各模組的輸入輸出介面。控制器硬體框圖如圖2所示：
(1)電量採集模組1、2。電量採集模組功能是將輸入的電壓、電流訊號變換為-5～+5V正弦波訊號、0～+12V方波訊號。
(2)CPU模組。A/D轉換部分是將-5～+5V正弦波訊號變換為-2.5～+2.5V正弦波訊號，送入AD轉換晶片轉換為數字量，再送入DSP晶片;輸入輸出部分是將CPLD晶片發出的觸發訊號進行隔離、功率放大，將輸入的開關訊號進行隔離再送入CPLD晶片;通訊部分將DSP晶片收發的序列通訊訊號進行隔離和電平變換，連線至輸出RS232埠與上位機通訊、與液晶屏通訊埠通訊。
(3)光纖輸出模組。光纖輸出模組功能是將閘流體移相觸發脈衝訊號轉換為光訊號輸出。
(4)開關量輸入輸出模組。開關量輸入模組是將輸入開關量通過繼電器隔離後，轉換為0～3.3V訊號;開關量輸出模組是將輸出開關量通過繼電器隔離後，轉換為機械觸點訊號。
(5)工作電源模組。工作電源模組是將輸入的AC 220V電源(含地線)轉換為+5V、±12V、+24V工作電源。
(6)觸控式液晶屏。觸控式液晶屏可顯示和觸控，完成系統執行狀態顯示和控制引數修改任務。
三、軟體系統設計
本系統 的程式分為DSP軟體程 序和CPLD硬體程式兩部分，這兩部分程式結合起來共同完成了MCR控制 器的控制功能。
系統設計的. 思路是DSP完成取樣、計算、控制、人機互動的工作，CPLD實現邏輯和時 序電路。圖3為程 序系統設 計示意圖。其控制過程為：(1)交流取樣 的系統 引數接入DSP中，判斷系統支行狀態，由CPLD發出相應的觸發訊號;(2)通過 計算得出 每相MCR的控制角;
(3)DSP通過 匯流排傳送控 制角到CPLD;(4)CPLD根據同步電壓訊號，生成六路晶 閘管觸發訊號;(5)DSP實現了通訊、時鐘、鍵盤、顯示等功能;CPLD實現了鎖相 倍頻、鍵盤處理、開關量處理 等功能。
這裡的資料採集、處理、控制演算法等程式功能都在相應的中斷處理程式得到實現。所以主程式主要是用來進行系統初始化和非實時事務的處理，具體包括以下幾個功能：進行系統初始化、完成通訊報文處理、完成人機互動資料處理。
3.1 控制原理及主要控制演算法
本次設計的控制器採取了電壓無功綜合考慮的控制策略，即使用者可以只調無功或只調電壓，也可以電壓無功綜合調節。其交流取樣演算法流程如圖4所示。
同步倍頻訊號輸入到AD模組的ADSOC控制口時，通過軟體設定，使同步倍頻訊號每一次上升沿觸發一次AD轉換，AD轉換結束後自動觸發AD中斷服務程式，中斷服務程式的流程圖如圖5所示。每採集一個週期的資料，執行一次瞬時無功計算程式，計算出電網的電流、電壓、無功功率、有功功率、功率因數、視在功率，再取平均值，與設定值比較，其差值來控制觸發角，使檢測到的無功逼近設定值。程式裡使用的一些子程式，如定點數正弦運算、定點數開平方、定點數餘弦運算等，可以在DSP定點函式庫中得到。
3.2 系統軟體設計
本次設計中主要的資料採集、處理、控制演算法等程式功能都在相應的中斷處理程式完成，主程式主要是用來進行系統初始化和非實時事務的處理，即完成系統初始化、通訊、人機互動資料處理等功能。
控制器開機後，主程式首先進行DSP的初始化，然後進入程式主迴圈，在主迴圈裡，主要完成液晶屏顯示、鍵盤操作、通訊等任務。
DSP主程式流程如圖6所示。
四、結語
本文通過對磁控電抗器的硬體與軟體設計的闡述，可以實現對磁控電抗器感性容量的平滑調節，達到無功補償的目的。本系統採用DSP與CPLD相結合的控制方式，大大提高了執行效率，保證了裝置執行速度，可以全自動在系統中執行，有效控制觸發導通角，進而輸出系統所需的無功補償量。
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