一種靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器，其特征在于，該發(fā)生器包括作為控制核心的嵌入式最小系統(tǒng)以及與其連接的三相功率逆變電路、交流電壓、電流測量電路、過零信號檢測電路和直流電壓測量電路，其中，所述的嵌入式最小系統(tǒng)為嵌入式數(shù)字信號處理器系統(tǒng)；所述的三相功率逆變電路為三相全橋逆變電路，所述的交流電壓測量電路由電壓互感器及放大電路依次連接組成，所述的交流電流測量電路由濾波電路、電壓偏移電路及采樣保持電路依次連接組成，所述的過零信號檢測電路由相間電壓互感器和過零比較電路依次連接組成，所述的直流電壓測量電路由霍爾電壓傳感器及信號調(diào)理電路依次連接組成。該發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，能夠快速準(zhǔn)確地實現(xiàn)準(zhǔn)確的無功補(bǔ)償。
【專利說明】一種靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無功補(bǔ)償設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對電能質(zhì)量的要求越來越高。為了提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少線路損耗，越來越多的功率因數(shù)補(bǔ)償裝置和補(bǔ)償電容器被應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器是目前無功功率控制領(lǐng)域內(nèi)的最佳方案。然而現(xiàn)有的靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且對于負(fù)載變化跟蹤不理想，可能會因為響應(yīng)不及時導(dǎo)致欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)之不足，本實用新型提供了一種靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器，該發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，而且能夠快速準(zhǔn)確地跟蹤負(fù)載變化情況，以實現(xiàn)準(zhǔn)確的無功補(bǔ)償。
[0004]本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案如下:
[0005]一種靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器，其特征在于，該發(fā)生器包括作為控制核心的嵌入式最小系統(tǒng)以及與其連接的三相功率逆變電路、交流電壓測量電路、交流電流測量電路、過零信號檢測電路和直流電壓測量電路，其中，
[0006]所述的嵌入式最小系統(tǒng)由嵌入式數(shù)字信號處理器芯片及其外圍振蕩電路組成；
[0007]所述的三相功率逆變電路為三相全橋逆變電路，該電路的逆變驅(qū)動端經(jīng)隔離驅(qū)動電路連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片I/o接口，三相全橋逆變電路的輸出端連接至三相交流電網(wǎng)；
[0008]所述的交流電壓測量電路由電壓互感器及放大電路依次連接組成，其中，電壓互感器跨接于三相交流母線的任意一相與地線間，放大電路的輸出端與嵌入式數(shù)字信號處理器芯片的第一個具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口連接；
[0009]所述的交流電流測量電路由濾波電路、電壓偏移電路及采樣保持電路依次連接組成，其中，濾波電路的輸入端與串聯(lián)于的交流電力回路中的電流互感器連接，采樣保持電路的輸出端連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片的第二個具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口連接；
[0010]所述的過零信號檢測電路由相間電壓互感器和過零比較電路依次連接組成，其中，相間電壓互感器跨接于三相交流母線的任意兩相之間，過零比較電路的輸出端連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片的一 I/o 口 ；
[0011]所述的直流電壓測量電路由設(shè)置于三相功率逆變電路直流側(cè)的霍爾電壓傳感器及信號調(diào)理電路依次連接組成，其中，信號調(diào)理電路的輸出端連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片的第三個具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口連接。
[0012]本實用新型所提供的一種靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器的有益效果在于:
[0013]由于該靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器采用嵌入式數(shù)字信號處理器芯片作為控制核心，因此該發(fā)生器具有運(yùn)算速度快、精度高、集成度高，以及設(shè)計簡單等優(yōu)點。能夠快速準(zhǔn)確地跟蹤負(fù)載變化情況，以實現(xiàn)準(zhǔn)確的無功補(bǔ)償。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型所述的一種靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器的一個具體實施例的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2為圖1中所述的嵌入式最小系統(tǒng)電路原理圖；圖3為圖1中所述的三相功率逆變電路的電路原理圖；圖4和圖5分別為圖1中所述的交流電壓測量電路和交流電流測量電路的電路原理圖；圖6為圖1中所述的過零信號檢測電路的電路原理圖；圖7為圖1中所述的直流電壓測量電路的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0015]參見圖1，本例所提供的靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器包括作為控制核心的嵌入式最小系統(tǒng)以及與其連接的三相功率逆變電路、交流電壓測量電路、交流電流測量電路、過零信號檢測電路和直流電壓測量電路。其中，
[0016]如圖2所示，所述的嵌入式最小系統(tǒng)由美國德州儀器公司生產(chǎn)的型號為TMS320F2812的嵌入式數(shù)字信號處理器芯片Ul及其外圍振蕩電路組成，該嵌入式數(shù)字信號處理器芯片Ul為主頻最高可達(dá)150MHz的32位數(shù)字信號處理器，具有128KX 16位片上FLASH存儲器、16通道12位高速A/D轉(zhuǎn)換器和高達(dá)20MHz的PWM輸出頻率。
[0017]如圖3所示，所述的三相功率逆變電路為三相四線制全橋逆變電路，該電路由3對功率型高壓IGBT管Ql?Q6、I對高壓母線電容C2、C4和電感LI?L3組成主電路，其中3對功率型高壓IGBT管Ql?Q6的驅(qū)動端分別經(jīng)脈沖變壓驅(qū)動電路連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片Ul的具有PWM輸出的I/O接口 PWMAO?PWMA5，三相全橋逆變電路的輸出端連接至三相交流電網(wǎng)。
[0018]如圖4所示，所述的交流電壓測量電路由電壓互感器T8及放大電路依次連接組成，其中，電壓互感器T8跨接于三相交流母線的任意一相與地線間，放大電路由跨導(dǎo)放大器、反相比例放大電路和電壓跟隨器依次連接組成，其中，跨導(dǎo)放大器由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的型號為LM4562的雙電源集成運(yùn)算放大器U5A及電阻R9組成，其輸入端連接至電壓互感器的電壓輸出端，反相比例放大電路由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的型號為LM4562的雙電源集成運(yùn)算放大器U5B及電阻R1、R12、R14組成，該反相比例放大電路的輸入端與跨導(dǎo)放大器的輸出端連接，輸出端連接至電壓跟隨器的輸入端，反相比例放大器的放大比例為電阻RlO與R12的比值；電壓跟隨器由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的型號為LM4562的雙電源集成運(yùn)算放大器U6A組成，其輸出端連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片Ul的具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O接口 ADCINA0。
[0019]參見圖5，所述的交流電流測量電路由有源濾波電路、電壓偏移電路及采樣保持電路依次連接組成，其中，有源濾波電路由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的型號為LM4562的雙電源集成運(yùn)算放大器U6B及外圍電阻和電容組成，該電路的的輸入端與套接于的交流電力回路中的電流互感器T9連接；電壓偏移電路由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的型號為LM4562的雙電源集成運(yùn)算放大器U7A及外圍電阻R15、R16、R21組成，該電路的反相輸入端經(jīng)電阻R16連接至有源濾波電路的輸出端，輸出端經(jīng)電阻R19連接至采樣保持電路的輸入端，采樣保持電路由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的型號為LF398的采樣保持芯片U8及其外圍電路組成，采樣保持芯片U8的邏輯輸入端S/Η和輸出端VO分別連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片Ul的I/O 口 GP10A7和具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口 ADCINAU
[0020]參見圖6，所述的過零信號檢測電路由相間電壓互感器T7和過零比較電路依次連接組成，其中，相間電壓互感器T7跨接于三相交流母線的任意兩相之間，過零比較電路由過零比較器和反相器依次連接組成，其中，過零比較器由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的型號為LM4562的雙電源集成運(yùn)算放大器U3A、二極管D8?D9及外圍電路組成，反相器由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的型號為74HC14的施密特非門邏輯芯片U2A及外圍電路組成，該反相器的輸出端連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片Ul的I/O 口 GP10A6。
[0021]參見圖7，所述的直流電壓測量電路由設(shè)置于三相功率逆變電路直流側(cè)的霍爾電壓傳感器U4及信號調(diào)理電路依次連接組成，其中，信號調(diào)理電路為由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的型號為LM4562的雙電源集成運(yùn)算放大器U3B及外圍電路組成的比例積分電路，該電路的輸出端連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片Ul的具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口 ADCINA2連接。
[0022]由于該裝置采用美國德州儀器公司生產(chǎn)的數(shù)字信號處理器芯片Ul高速采集和實時運(yùn)算電網(wǎng)的有功功率、無功功率和功率因數(shù)，并實時驅(qū)動控制三相功率逆變電路的輸出，兼顧了數(shù)字控制與快速運(yùn)算的雙重功能，能夠快速準(zhǔn)確地跟蹤負(fù)載變化情況，以實現(xiàn)準(zhǔn)確的無功補(bǔ)償。并具有集成度高以及設(shè)計簡單的優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.一種靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器，其特征在于，該發(fā)生器包括作為控制核心的嵌入式最小系統(tǒng)以及與其連接的三相功率逆變電路、交流電壓測量電路、交流電流測量電路、過零信號檢測電路和直流電壓測量電路，其中， 所述的嵌入式最小系統(tǒng)由嵌入式數(shù)字信號處理器芯片及其外圍振蕩電路組成； 所述的三相功率逆變電路為三相全橋逆變電路，該電路的逆變驅(qū)動端經(jīng)隔離驅(qū)動電路連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片I/o接口，三相全橋逆變電路的輸出端連接至三相交流電網(wǎng)； 所述的交流電壓測量電路由電壓互感器及放大電路依次連接組成，其中，電壓互感器跨接于三相交流母線的任意一相與地線間，放大電路的輸出端與嵌入式數(shù)字信號處理器芯片的第一個具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口連接； 所述的交流電流測量電路由濾波電路、電壓偏移電路及采樣保持電路依次連接組成，其中，濾波電路的輸入端與串聯(lián)于的交流電力回路中的電流互感器連接，采樣保持電路的輸出端連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片的第二個具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口連接； 所述的過零信號檢測電路由相間電壓互感器和過零比較電路依次連接組成，其中，相間電壓互感器跨接于三相交流母線的任意兩相之間，過零比較電路的輸出端連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片的一 I/o 口； 所述的直流電壓測量電路由設(shè)置于三相功率逆變電路直流側(cè)的霍爾電壓傳感器及信號調(diào)理電路依次連接組成，其中，信號調(diào)理電路的輸出端連接至嵌入式數(shù)字信號處理器芯片的第三個具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O 口連接。
【文檔編號】H02J3/18GK203933030SQ201420346334
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】黃雷濤, 張進(jìn)軍, 蘇玉峰 申請人:安徽凱川電力保護(hù)設(shè)備有限公司