低壓補償通用型控制器的制造方法
【專利摘要】低壓補償通用型控制器，屬于電力系統(tǒng)動態(tài)補償和無功補償技術(shù)領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有補償控制器動態(tài)響應(yīng)性能不足且補償精度低的問題。包括：數(shù)據(jù)采集板實時采集當前被控系統(tǒng)的三相電網(wǎng)電流電壓流；數(shù)字信號處理器DSP，用于根據(jù)采集的三相電網(wǎng)電流電壓獲得被控系統(tǒng)的當前功率因數(shù)，當功率因數(shù)不滿足設(shè)定閾值時，發(fā)送分組補償控制信號，還用于根據(jù)分組補償后的三相電網(wǎng)電流電壓，獲得被控系統(tǒng)的當前功率因數(shù)，當功率因數(shù)不滿足設(shè)定閾值時，啟動SVG補償方式，發(fā)送SVG補償控制信號；可編程邏輯器件CPLD，用于根據(jù)分組補償控制信號，控制觸發(fā)板觸發(fā)分組補償，還用于根據(jù)SVG補償控制信號，控制PWM驅(qū)動板驅(qū)動SVG補償。
【專利說明】
低壓補償通用型控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種低壓補償通用型控制器，屬于電力系統(tǒng)動態(tài)補償和無功補償技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在提倡智能電網(wǎng)建設(shè)的前提下，電力系統(tǒng)諧波和無功問題日益顯著。大功率的動態(tài)無功補償裝置的應(yīng)用越來越廣泛，傳統(tǒng)類以晶閘管投切電容器(TSC)的補償方式為例雖然具有容量大、可靠性高、價格低廉、養(yǎng)護方便等優(yōu)點，但動態(tài)響應(yīng)性能不足，補償精度低； 新型靜止無功發(fā)生器(SVG)具有響應(yīng)速度快，補償精度高等特點，但容量較小，當補償容量較大時需要多臺SVG設(shè)備成本較高。目前，市場上的補償控制器大多為TSC控制器不具備SVG 控制能力。因此，將分組補償控制與SVG補償控制相結(jié)合的補償方式將具有更廣闊的發(fā)展空間。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有補償控制器動態(tài)響應(yīng)性能不足且補償精度低的問題，本發(fā)明提供一種低壓補償通用型控制器。
[0004]本發(fā)明的低壓補償通用型控制器，包括CPU板、數(shù)據(jù)采集板、PWM驅(qū)動板和觸發(fā)板； CHJ板采用數(shù)字信號處理器DSP和可編程邏輯器件CPLD實現(xiàn)；
[0005]數(shù)據(jù)采集板，用于實時采集當前被控系統(tǒng)的三相電網(wǎng)電流電壓、SVG系統(tǒng)的直流電壓和SVG系統(tǒng)的輸出電流；
[0006]數(shù)字信號處理器DSP，用于根據(jù)采集的三相電網(wǎng)電流電壓進行邏輯處理和判斷，根據(jù)采集的三相電網(wǎng)電流電壓獲得被控系統(tǒng)的當前功率因數(shù)，當功率因數(shù)不滿足設(shè)定閾值時，發(fā)送分組補償控制信號，還用于根據(jù)分組補償后的三相電網(wǎng)電流電壓，獲得被控系統(tǒng)的當前功率因數(shù)，當功率因數(shù)不滿足設(shè)定閾值時，啟動SVG補償方式，發(fā)送SVG補償控制信號；
[0007]可編程邏輯器件CPLD，用于根據(jù)分組補償控制信號，控制觸發(fā)板觸發(fā)分組補償，還用于根據(jù)SVG補償控制信號，控制PWM驅(qū)動板驅(qū)動SVG補償。
[0008]所述數(shù)據(jù)采集板包括三相電網(wǎng)電壓采樣調(diào)理電路、三相電網(wǎng)電流采樣調(diào)理電路、 SVG補償輸出電流采樣調(diào)理電路、SVG補償直流電壓采樣調(diào)理電路、SVG補償IGBT溫度采樣調(diào)理電路、SVG補償輸出電流過流峰值保護電路和SVG補償直流電壓過壓保護電路；
[0009] 三相電網(wǎng)電壓采樣調(diào)理電路的三相電網(wǎng)電壓信號、三相電網(wǎng)電流采樣調(diào)理電路的三相電網(wǎng)電流信號、SVG補償輸出電流采樣調(diào)理電路的SVG補償輸出電流信號、SVG補償直流電壓采樣調(diào)理電路的SVG補償直流電壓信號、SVG補償IGBT溫度采樣調(diào)理電路的溫度同時發(fā)送給CPU板的二級調(diào)理電路；
[0010] SVG補償輸出電流過流峰值保護電路的SVG補償輸出電流過流峰值保護信號、SVG 補償直流電壓過壓保護電路的SVG補償直流電壓過壓保護信號同時發(fā)送至可編程邏輯器件 CPLD〇[0〇11] 所述CPU板還包括2片16位AD芯片、二級調(diào)理電路、485通訊電路和EEPROM存儲電路；
[0012]二級調(diào)理電路，用于將數(shù)據(jù)采集板采集的電壓和電流進行調(diào)理輸出；
[0013]第一 AD芯片，用于采集三相電網(wǎng)電壓和電流信號；[〇〇14]第二AD芯片，用于采集SVG補償輸出電流、SVG補償直流電壓和溫度；[〇〇15]485通訊電路，用于與其他設(shè)備、上位機進行數(shù)據(jù)的通信；[〇〇16] EEPROM存儲電路，用于存儲故障報警時的電壓、電流、功率因數(shù)、故障原因和故障時間。
[0017]所述SVG補償輸出電流過流峰值保護電路包括整流電路、比較器電路和數(shù)字濾波電路；
[0018]SVG補償輸出電流通過整流電路進行整流，整流后的電流通過比較器進行比較，比較后的電流輸出至數(shù)字濾波電路，數(shù)字濾波電路濾波后輸出SVG補償輸出電流過流峰值保護信號。
[0019]所述SVG補償直流電壓過壓保護電路包括比較器電路和數(shù)字濾波電路；[〇〇2〇] SVG補償直流電壓輸入至比較器電路，比較器電路比較后輸出至數(shù)字濾波電路，數(shù)字濾波電路濾波后輸出SVG補償直流電壓過壓保護信號。
[0021]所述PWM驅(qū)動板包括PWM信號輸出電路和IGBT故障報警接收電路；[〇〇22]可編程邏輯器件CPLD的SVG補償控制信號輸入至P麗信號輸出電路，P麗信號輸出電路輸出SVG系統(tǒng)的IGBT的驅(qū)動信號；[〇〇23] IGBT故障信號輸入至IGBT故障報警接收電路，IGBT故障報警接收電路輸出IGBT保護信號輸入至可編程邏輯器件CPLD。
[0024]所述控制器還包括開關(guān)量板、電源板和總線接口板；
[0025]開關(guān)量板，用于可編程邏輯器件CPLD的輸入和輸出；
[0026]電源板，用于通過總線接口板為CPU板、數(shù)據(jù)采集板、開關(guān)量板、PWM驅(qū)動板和觸發(fā)板提供相應(yīng)工作電壓；
[0027]總線接口板，用于為電源板、CPU板、數(shù)據(jù)采集板、開關(guān)量板、PWM驅(qū)動板和觸發(fā)板提供交互接口。
[0028]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明低壓補償通用型控制器解決了分組補償方式動態(tài)響應(yīng)慢，補償精度低以及SVG補償方式價格、使用成本高，補償容量小的缺點。正常情況低壓補償通用控制器可分別作為分組補償方式控制器或SVG補償方式控制器。當需要時，可變?yōu)榉纸M補償方式和SVG補償方式混合補償控制器，低壓補償通用型控制器分組補償方式和SVG 補償方式所采集使用的電網(wǎng)電壓、電流信號數(shù)據(jù)是相互通用的?！靖綀D說明】[〇〇29]圖1為低壓補償通用型控制器的原理示意圖；[〇〇3〇]圖2為CPU板的原理示意圖；[〇〇31]圖3為數(shù)據(jù)采集板的原理示意圖；[〇〇32]圖4為SVG補償輸出電流過流峰值保護電路的原理示意圖；[〇〇33]圖5為SVG補償直流電壓過壓保護電路的原理示意圖；[0〇34]圖6為開關(guān)量板的原理不意圖；[〇〇35]圖7為P麗板的原理示意圖；[〇〇36]圖8為電源板的供電原理示意圖；[〇〇37]圖9為【具體實施方式】中SVG系統(tǒng)中采樣的霍爾互感器位置圖；
[0038]圖10為低壓補償通用型控制器結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實施方式】
[0039]結(jié)合圖1至圖10說明本實施方式，本實施方式所述的低壓補償通用型控制器，包括 CPU板、電源板、數(shù)據(jù)采集板、開關(guān)量板、PWM驅(qū)動板、觸發(fā)板、總線接口板和按鍵板，如圖1所示;總線接口板，用于為電源板、CPU板、數(shù)據(jù)采集板、開關(guān)量板、PWM驅(qū)動板和觸發(fā)板提供交互接口。[〇〇4〇] 本實施方式中，如圖2所示，CPU板包括數(shù)字信號處理器DSP、可編程邏輯器件CPLD、 2片16位AD芯片、二級調(diào)理電路、485通訊電路和EEPR0M存儲電路；[〇〇41]本實施方式中，如圖3所示，數(shù)據(jù)采集板包括三相電網(wǎng)電壓采樣調(diào)理電路、三相電網(wǎng)電流采樣調(diào)理電路、SVG補償輸出電流采樣調(diào)理電路、SVG補償直流電壓采樣調(diào)理電路、 SVG補償IGBT溫度采樣調(diào)理電路、SVG補償輸出電流過流峰值保護電路和SVG補償直流電壓過壓保護電路；[〇〇42] 三相電網(wǎng)電壓采樣調(diào)理電路的三相電網(wǎng)電壓信號、三相電網(wǎng)電流采樣調(diào)理電路的三相電網(wǎng)電流信號、SVG補償輸出電流采樣調(diào)理電路的SVG補償輸出電流信號、SVG補償直流電壓采樣調(diào)理電路的SVG補償直流電壓信號、SVG補償IGBT溫度采樣調(diào)理電路的溫度信號同時發(fā)送給CPU板的二級調(diào)理電路；[〇〇43] SVG補償輸出電流是當SVG系統(tǒng)工作時的輸出電流。SVG補償直流電壓是當SVG系統(tǒng)工作時的SVG系統(tǒng)中電容器的直流電壓。電流、電壓信號是作為SVG系統(tǒng)的反饋信號用來實現(xiàn)閉環(huán)控制。IGBT NTC電阻電壓是IGBT上輸出的信號，它反映的是IGBT的溫度數(shù)值。當溫度大于一定數(shù)值時應(yīng)采取保護動作，切斷IGBT的驅(qū)動信號防止IGBT損壞。[〇〇44] SVG補償輸出電流過流峰值保護電路的SVG補償輸出電流過流峰值保護信號、SVG 補償直流電壓過壓保護電路的SVG補償直流電壓過壓保護信號同時發(fā)送至可編程邏輯器件 CPLD〇[〇〇45]本實施方式中，結(jié)合圖2所示，數(shù)字信號處理器DSP，用于根據(jù)采集的三相電網(wǎng)電流電壓進行邏輯處理和判斷，根據(jù)采集的三相電網(wǎng)電流電壓獲得被控系統(tǒng)的當前功率因數(shù)， 當功率因數(shù)不滿足設(shè)定閾值時，發(fā)送分組補償控制信號，還用于根據(jù)分組補償后的三相電網(wǎng)電流電壓，獲得被控系統(tǒng)的當前功率因數(shù)，當功率因數(shù)不滿足設(shè)定閾值時，啟動SVG補償方式，發(fā)送SVG補償控制信號；
[0046]可編程邏輯器件CPLD，用于根據(jù)分組補償控制信號，控制觸發(fā)板觸發(fā)分組補償，還用于根據(jù)SVG補償控制信號，控制PWM驅(qū)動板驅(qū)動SVG補償。[〇〇47]當SVG補償方式運行時數(shù)據(jù)采集板的SVG補償輸出電流過流峰值保護電路、SVG補償直流電壓過壓保護電路時刻對補償輸出電流、直流電壓信號進行采樣、比較當出現(xiàn)異常時發(fā)出保護信號。[〇〇48]三相電網(wǎng)電壓采樣調(diào)理電路、三相電網(wǎng)電流采樣調(diào)理電路中的電壓、電流數(shù)據(jù)信號在分組補償方式和SVG補償方式混合補償時數(shù)據(jù)是相互通用的；
[0049]SVG補償輸出電流過流峰值保護電路、SVG補償直流電壓過壓保護電路其功能為 SVG補償輸出電流過電流峰值保護和SVG補償直流電壓過壓保護，采用了硬件保護方式其優(yōu)點響應(yīng)速度快；
[0050]本實施方式中，如圖4所示，SVG補償輸出電流過流峰值保護電路包括整流電路、比較器電路和數(shù)字濾波電路；
[0051]SVG補償輸出電流通過整流電路進行整流，整流后的電流通過比較器進行比較，比較后的電流輸出至數(shù)字濾波電路，數(shù)字濾波電路濾波后輸出SVG補償輸出電流過流峰值保護信號。[〇〇52]本實施方式中，如圖5所示，SVG補償直流電壓過壓保護電路包括比較器電路和數(shù)字濾波電路；[〇〇53] SVG補償直流電壓輸入至比較器電路，比較器電路比較后輸出至數(shù)字濾波電路，數(shù)字濾波電路濾波后輸出SVG補償直流電壓過壓保護信號。本實施方式中，如圖6所示，開關(guān)量板包括6路開關(guān)量輸入電路和6路開關(guān)量輸出電路；
[0054]開光量輸入輸出電路均米用光電親合器隔離；
[0055]6路開關(guān)量輸入電路和6路開關(guān)量輸出電路與可編程邏輯器件CPLD連接；[〇〇56] 本實施方式中，如圖7所示，PWM驅(qū)動板包括4對8路PWM信號輸出電路和SVG補償輸出的IGBT故障報警接收電路；
[0057] PWM信號輸出電路輸出電平+15V，可設(shè)置為互補或非互補輸出方式；[〇〇58] PWM信號輸出電路控制端與可編程邏輯器件CPLD連接，SVG補償輸出的IGBT故障報警接受電路與可編程邏輯器件CPLD連接；
[0059]本實施方式中，觸發(fā)板包括18路觸發(fā)信號輸出電路；
[0060]18路觸發(fā)信號輸出電路與可編程邏輯器件CPLD連接，觸發(fā)板用于觸發(fā)分組補償；
[0061]本實施方式中，如圖8所示，電源板，用于通過總線接口板為CPU板、數(shù)據(jù)采集板、開關(guān)量板、PWM驅(qū)動板和觸發(fā)板提供相應(yīng)工作電壓；[〇〇62]如圖9所示，用于SVG補償?shù)腟VG系統(tǒng)，來自功率開關(guān)管IGBT的驅(qū)動器內(nèi)部的NTC熱敏電阻信號，經(jīng)過SVG補償IGBT溫度采樣調(diào)理電路將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號再經(jīng)過DSP的運算計算出IGBT的溫度以便溫度保護和溫度顯示。
[0063]如圖10所示，本實施方式采用了箱體插卡的結(jié)構(gòu)，按鍵板采用液晶的，液晶按鍵板設(shè)置在總線接口板上表面，本實施方式中還包括固定蓋板，電源板、CPU板、數(shù)據(jù)采集板、開關(guān)量板、PWM驅(qū)動板和觸發(fā)板設(shè)置在總線接口板和固定蓋板之間。
【主權(quán)項】
1.一種低壓補償通用型控制器，其特征在于，包括CHJ板、數(shù)據(jù)采集板、PWM驅(qū)動板和觸 發(fā)板;CPU板采用數(shù)字信號處理器DSP和可編程邏輯器件CPLD實現(xiàn)；數(shù)據(jù)采集板，用于實時采集當前被控系統(tǒng)的三相電網(wǎng)電流電壓、SVG系統(tǒng)的直流電壓和 SVG系統(tǒng)的輸出電流；數(shù)字信號處理器DSP，用于根據(jù)采集的三相電網(wǎng)電流電壓進行邏輯處理和判斷，根據(jù)采 集的三相電網(wǎng)電流電壓獲得被控系統(tǒng)的當前功率因數(shù)，當功率因數(shù)不滿足設(shè)定閾值時，發(fā) 送分組補償控制信號，還用于根據(jù)分組補償后的三相電網(wǎng)電流電壓，獲得被控系統(tǒng)的當前 功率因數(shù)，當功率因數(shù)不滿足設(shè)定閾值時，啟動SVG補償方式，發(fā)送SVG補償控制信號；可編程邏輯器件CPLD，用于根據(jù)分組補償控制信號，控制觸發(fā)板觸發(fā)分組補償，還用于 根據(jù)SVG補償控制信號，控制PWM驅(qū)動板驅(qū)動SVG補償。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓補償通用型控制器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集板包括三 相電網(wǎng)電壓采樣調(diào)理電路、三相電網(wǎng)電流采樣調(diào)理電路、SVG補償輸出電流采樣調(diào)理電路、 SVG補償直流電壓采樣調(diào)理電路、SVG補償IGBT溫度采樣調(diào)理電路、SVG補償輸出電流過流峰 值保護電路和SVG補償直流電壓過壓保護電路；三相電網(wǎng)電壓采樣調(diào)理電路的三相電網(wǎng)電壓信號、三相電網(wǎng)電流采樣調(diào)理電路的三相 電網(wǎng)電流信號、SVG補償輸出電流采樣調(diào)理電路的SVG補償輸出電流信號、SVG補償直流電壓 采樣調(diào)理電路的SVG補償直流電壓信號、SVG補償IGBT溫度采樣調(diào)理電路的溫度信號同時發(fā) 送給CPU板的二級調(diào)理電路；SVG補償輸出電流過流峰值保護電路的SVG補償輸出電流過流峰值保護信號、SVG補償 直流電壓過壓保護電路的SVG補償直流電壓過壓保護信號同時發(fā)送至可編程邏輯器件 CPLD〇3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓補償通用型控制器，其特征在于，所述CPU板還包括2片16 位AD芯片、二級調(diào)理電路、485通訊電路和EEPR0M存儲電路；二級調(diào)理電路，用于將數(shù)據(jù)采集板采集的電壓信號和電流信號進行調(diào)理輸出；第一 AD芯片，用于采集三相電網(wǎng)電壓和電流信號；第二AD芯片，用于采集SVG補償輸出電流、SVG補償直流電壓和溫度；485通訊電路，用于與其他設(shè)備、上位機進行數(shù)據(jù)的通信；EEPR0M存儲電路，用于存儲故障報警時的電壓、電流、功率因數(shù)、故障原因和故障時間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓補償通用型控制器，其特征在于，所述SVG補償輸出電流過流峰值保護電路包括整流電路、比較器電路和數(shù)字濾波電路；SVG補償輸出電流通過整流電路進行整流，整流后的電流通過比較器進行比較，比較后 的電流輸出至數(shù)字濾波電路，數(shù)字濾波電路濾波后輸出SVG補償輸出電流過流峰值保護信 號。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓補償通用型控制器，其特征在于，所述SVG補償直流電壓 過壓保護電路包括比較器電路和數(shù)字濾波電路；SVG補償直流電壓輸入至比較器電路，比較器電路比較后輸出至數(shù)字濾波電路，數(shù)字濾 波電路濾波后輸出SVG補償直流電壓過壓保護信號。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓補償通用型控制器，其特征在于，所述PWM驅(qū)動板包括PWM 信號輸出電路和IGBT故障報警接收電路；可編程邏輯器件CPLD的SVG補償控制信號輸入至PWM信號輸出電路，PWM信號輸出電路 輸出SVG系統(tǒng)的IGBT的驅(qū)動信號；IGBT故障信號輸入至IGBT故障報警接收電路，IGBT故障報警接收電路輸出IGBT保護信 號輸入至可編程邏輯器件CPLD。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓補償通用型控制器，其特征在于，所述控制器還包括開關(guān) 量板、電源板和總線接口板；開關(guān)量板，用于可編程邏輯器件CPLD的輸入和輸出；電源板，用于通過總線接口板為CPU板、數(shù)據(jù)采集板、開關(guān)量板、P麗驅(qū)動板和觸發(fā)板提 供相應(yīng)工作電壓；總線接口板，用于為電源板、CPU板、數(shù)據(jù)采集板、開關(guān)量板、pmi驅(qū)動板和觸發(fā)板提供交互接口。
【文檔編號】H02J3/18GK106026121SQ201610473437
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】李國勇
【申請人】黑龍江特通電氣股份有限公司