专利名称：一种svg静止无功补偿发生器的控制电路的制作方法
技术领域：
一种SVG静止无功补偿发生器的控制电路技术领域[0001]本实用新型涉及电力系统交流配电输电技术领域，具体涉及一种SVG静止无功补偿发生器的控制电路。
背景技术：
[0002]SVG静止无功补偿发生器就是利用自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。在我国柔性交流输电系统FACTS，作为一项能有效改善电能质量的新技术，得到了飞速发展。作为柔性交流输电系统中的一项核心技术，配电网静止同步补偿器D-STATC0M，由于其先进的控制性能和良好的补偿效果，使其成为当今电力系统柔性交流输电装置研制的热点。由于配电网静止同步补偿器D-STATC0M技术的发展，带动了其系统控制方案的革新以及相应控制器的升级，使如今的控制器已由多芯片分工架构代替了原来的单芯片控制。本实用新型就是针对柔性输电的要求，根据DSP数字信号处理器和FPGA现场可编程门阵列为核心的控制策略而研制的一种SVG静止无功补偿发生器的控制电路。该电路集成度高、控制能力强，能实现控制过程的高速度、高精度的要求，而且还具有较强的抗干扰能力。发明内容[0003]根据SVG静止无功补偿发生器的动态响应、补偿效果和补偿容量的要求，采用级联逆变器结构的STATC0M拓扑结构，用载波相移正弦脉宽调制技术Carrier phase-shifted SPWM，简称CPS-SPWM来取代工频调制。这种方案实现了 1、用较低的开关频率获得较高的等效开关频率的输出效果；2、取消了昂贵、笨重多重化变压器，使得控制器设计更为方便， 控制了设计成本；3、根据系统补偿容量的要求，硬件上只需增加各相逆变功率单元的数目， 软件配合硬件调整功率单元相位角度即可。[0004]为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是一种SVG静止无功补偿发生器的控制电路是由DSP数字信号处理器、PGA现场可编程门阵列单元、电源模块组成的，其特征是DSP数字信号处理器与FPGA现场可编程门阵列单元电信号连接，电源模块分别与 DSP数字信号处理器和FPGA现场可编程门阵列单元连接。[0005]本实用新型是通过DSP数字信号处理器采集、处理网侧电压、电流和负载电流信号，经过算法得出FPGA现场可编程门阵列所需要的三相调制波并传给FPGA现场可编程门阵列，FPGA现场可编程门阵列接收数据并在其内部完成单极倍频载波移相技术后实现多路 PWM控制信号的输出，电源模块为DSP数字信号处理器和FPGA现场可编程门阵列单元供电。[0006]本实用新型还具备以下技术特征[0007]1、所述的DSP数字信号处理器是以TMS28335为主控芯片；[0008]2、所述的FPGA现场可编程门阵列单元是以EPIC12Q240为主控芯片。[0009]本实用新型集成度高、控制能力强，能实现控制过程的高速度、高精度的要求，而且还具有较强的抗干扰能力。
[0010]图1为本实用新型的结构原理框图；其中1、DSP数字信号处理器，2、FPGA现场可编程门阵列单元，3、电源模块；[0011]图2为DSP数字信号处理器电源电路图；[0012]图3为FPGA现场可编程门阵列单元电源电路图；[0013]图4为模拟电路1. 5V产生电路图；[0014]图5为本实用新型的控制电路原理框图。
具体实施方式
[0015]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步的说明[0016]一种SVG静止无功补偿发生器的控制电路是根据SVG静止无功补偿发生器的动态响应、补偿效果和补偿容量的要求，采用级联逆变器结构的STATC0M拓扑结构，用载波相移正弦脉宽调制技术Carrier phase-shifted SPWM，简称CPS-SPWM来取代工频调制。本电路是由DSP数字信号处理器、FPGA现场可编程门阵列单元、电源模块组成的，DSP数字信号处理器与FPGA现场可编程门阵列单元电信号连接、电源模块分别与DSP数字信号处理器和FPGA现场可编程门阵列单元连接。本实用新型是通过DSP数字信号处理器采集、处理网侧电压、电流和负载电流信号，经过算法得出FPGA现场可编程门阵列所需要的三相调制波并传给FPGA现场可编程门阵列单元，FPGA现场可编程门阵列单元接收数据并在其内部实现单极倍频载波移相技术后实现多路PWM控制信号的输出，电源模块为DSP信号处理器和 FPGA现场可编程门阵列单元供电。[0017]本实用新型是一种基于并联STATC0M控制系统所设计的电路，针对H桥单元并联的SVG控制电路，实现以DSP为主、FPGA为从，通过总线数据或PWM方式传递控制指令和信号，于FPGA实现单极性倍频载波移相、死区的控制要求。作为SVG无功补偿的一种类型， 不仅动态响应快，补偿效果好，而且因H桥单元并联逆变器具有单元结构相同、所用元件数少、易于实现电路的模块化设计和封装等一系列优点，故可通过需要补偿的容量主电路相应加减H桥功率单元数量即可。[0018]在STATC0M系统中，由于直流侧不需要提供有功功率，并联H桥逆变器的优势可以得到充分的发挥。在此硬件电路基础上实现单极倍频CPS-SPWM调制策略代替工频调制，可以使装置在较低的开关频率下实现较高的等效开关频率，并将等效开关频率提高为实际开关频率的2N倍，使装置的低次谐波更容易滤除。[0019]本实用新型还具备以下技术特征[0020]1、所述的DSP数字信号处理器是以TMS320F283;35为主控芯片；[0021]2、所述的FPGA现场可编程门阵列单元足以EPIC12Q240为主控芯片。[0022]具体实施例[0023]1、DSP中的TMS28335及其模拟调理电路应用[0024]在STATC0M系统中，控制器上DSP中的TMS320F28335不仅要完成模拟信号采集和相应的算法计算，还要完成于FPGA之间的数据和控制信号传递等。相比定点的DSP2812，浮点TMS320F28335能提高了近三倍的算法处理速率，这样在一定的采样频率和开关频率下， 向FPGA传递的形成调制波的数据量就增大了，更加趋于正弦波。[0025]在模拟调理电路方面，通过互感器或霍尔传感器采到的模拟信号经信号调理板达到作者设计电路所能接受的峰值为3V的交流量，再经过本电路转换成DSP可以接受的0 3V电压信号。[0026]模拟信号调理部分为两级运放调理，使用原理满足传递函数Vout = -l/2*Vin+l. 5V将峰值为3V的交流量转换为O +3V交流电压信号。对于TMS320F28335， 不能直接利用其AD内部参考源输出的电压。为此，传递函数中的1.5V电压需要外部电路供给，即由3. 3V经REF3020可得出2. 048V精准电压，再经过输入一端接地的运放INA159 输出IV，最后通过另一个INA159运放即可得到所需要的1.5V基准电压。[0027]2、FPGA载波调制输出电路[0028]控制算法完成后得出的调制波将由DSP数字信号处理器传递给FPGA现场可编程门阵列单元。在硬件电路上，FPGA—方面接收DSP外部数据总线信号，通过地址线、片选和相关的控制信号选择和控制FPGA ；另一方面FPGA也接收DSP硬件生成的12路PWM信号， 并进行信号处理算法。是接收数据还是PWM信号，主要取决于STATC0M系统控制器上FPGA 的算法来实施。[0029]由于本实用新型取消了昂贵、笨重多重化变压器，使得控制器设计更为方便，成本下降，便于批量化生产。
权利要求1.一种SVG静止无功补偿发生器的控制电路是由DSP数字信号处理器、FPGA现场可编程门阵列单元、电源模块组成的，其特征是DSP数字信号处理器与FPGA现场可编程门阵列单元电信号连接，电源模块分别与DSP数字信号处理器和FPGA现场可编程门阵列单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种SVG静止无功补偿发生器的控制电路，其特征是所述的DSP数字信号处理器是以TMS28335为主控芯片。
3.根据权利要求1所述的一种SVG静止无功补偿发生器的控制电路，其特征是所述的FPGA现场可编程门阵列单元是以EPIC12Q240为主控芯片。
专利摘要本实用新型涉及电力系统交流配电输电技术领域，具体的是一种SVG静止无功补偿发生器的控制电路。本实用新型是通过DSP数字信号处理器采集、处理网侧电压、电流和负载电流信号，经过算法得出FPGA现场可编程门阵列所需要的三相调制波并传给FPGA现场可编程门阵列，FPGA现场可编程门阵列接受数据并在其内部实现单极倍频载波移相技术后实现多路PWM控制信号的输出，使用电源模块为控制电路供电。由于本实用新型取消了昂贵、笨重多重化变压器，使得控制器设计更为方便，成本下降，便于批量化生产。
文档编号H02J3/18GK202282616SQ201120421419
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月30日 优先权日2011年10月30日
发明者何建华, 周家琪, 周维来, 孙敬华, 胡丽刚, 陈晨 申请人:哈尔滨九洲电气股份有限公司