一种链式SVG功率单元控制系统的制作方法

本实用新型涉及无功补偿领域，特别是涉及一种链式SVG功率单元控制系统。

背景技术：

基于电压源逆变技术的静止无功发生器(Static var generator，SVG)作为动态无功调节技术的前沿和发展方向，是目前国内外的研究热点。链式SVG装置由于响应速度快、容易实现模块化、低开关频率、损耗小等突出优点而成为当前配电网动态无功调节主选的拓扑结构。而链式SVG的拓扑结构是由多个H桥功率单元级联而成，每一个功率单元的稳定可靠运行是链式SVG安全运行的保障。

在现有技术中，链式SVG功率单元控制系统只能在母线电压恒定的情况下进行工作，从而链式SVG功率单元控制系统的功能并不完善，抗干扰能力较弱，在与主控进行数据传输的时，传输能力弱，所传输的信息量小，所传输的数据可靠性不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要解决链式SVG控制系统与主控制器在母线电压不断变化的情况下，保证数据的可靠传输，提供了一种链式SVG功率单元控制系统。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的，具体技术方案如下：

优选的，所述系统包括：CPLD控制器、光纤接口电路、链式SVG控制FPGA 控制器、直流侧电容、电压采样电路、开关电源、IGBT驱动电路、温度采样电路、电源、IGBT；所述电压采样电路、所述IGBT驱动电路、所述温度采样电路、所述光纤接口电路都与所述CPLD控制器进行连接；所述IGBT驱动电路、所述电压采样电路和所述温度采样电路都与所述开关电源进行连接；所述链式SVG控制FPGA控制器与所述光纤接口电路进行连接；所述直流侧电容与所述电压采样电路进行连接；所述电源与所述开关电源进行连接；所述IGBT与所述 IGBT驱动电路和所述温度采样电路进行连接。

优选的，所述CPLD控制器包括光纤收发控制模块、PWM处理模块、监测保护模块；所述光纤收发控制模块与所述PWM处理模块和所述监测保护模块进行连接；所述PWM处理模块与所述监测保护模块进行连接。

优选的，所述PWM处理模块包括死区时间子模块和PWM输出控制子模块；所述死区时间子模块与所述PWM输出控制子模块进行连接。

优选的，所述监测保护模块包括故障处理子模块、直流侧电压监测子模块、温度监测子模块、光纤监测子模块、IGBT过流保护子模块、IGBT通断检测子模块；所述直流侧电压监测子模块、所述温度监测子模块、所述光纤监测子模块、所述IGBT过流保护子模块、所述IGBT通断检测子模块都与所述故障处理子模块进行连接。

优选的，所述开关电源包括第一分压电路、UC3842及其外围电路、开关电路、多端输出变压器、整流电路以及第一滤波电路；所述第一分压电路与所述 UC3842及其外围电路进行连接；所述UC3842及其外围电路与所述多端输出变压器进行连接；所述多端输出变压器与所述整流电路进行连接；所述整流电路与所述第一滤波电路进行连接。

优选的，所述开关电源的输出端输出6路交流电压信号，4路所述交流电压信号给所述IGBT驱动电路供电，另外2路所述交流电压信号给所述温度采样电路和所述电压采样电路供电。

优选的，所述IGBT驱动电路包括驱动芯片M57962及其外围电路。

优选的，所述电压采样电路包括第二分压电路、第二滤波电路和第一A/D 转换电路；所述第二分压电路与所述第二滤波电路进行连接；所述第二滤波电路与所述第一A/D转换电路进行连接。

优选的，所述温度采样电路包括第二A/D转换电路。

优选的，所述光纤接口电路包括1路输出、1路输入光纤及其外围电路。

可见，本实用新型公开了一种链式SVG功率单元控制系统，该系统包括 CPLD控制器、光纤接口电路、链式SVG控制FPGA控制器、直流侧电容、电压采样电路、开关电源、IGBT驱动电路、温度采样电路、电源、IGBT；电压采样电路、IGBT驱动电路、温度采样电路、光纤接口电路都与CPLD控制器进行连接；IGBT驱动电路、电压采样电路和温度采样电路都与开关电源进行连接；链式SVG控制FPGA控制器与光纤接口电路进行连接；直流侧电容与电压采样电路进行连接；电源与开关电源进行连接；IGBT与IGBT驱动电路和温度采样电路进行连接。

基于本方案，本实用新型的优点在于：控制系统单独取电，在连续变化的母线电压下，控制系统一直正常工作，补偿无功电流；控制系统一方面能采集功率单元的直流电压、温度，并在CPLD里判断过流、短路、过温、欠压、过压等故障状态，传输给链式SVG主控FPGA控制器，另一方面接收来自链式SVG 主控的命令和PWM波驱动信号，并经过功率放大用来驱动IGBT。该方法能实现了在连续变化的母线电压下，该控制系统能一直正常工作，实现功率单元与主控进行可靠的数据传输，保证了控制过程的高速度和高精度，从而传输能力强，所传输的信息量大，所传输的数据可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种链式SVG功率单元控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例CPLD控制器结构示意图；

图3是本实用新型实施例基于UC3842的开关电源结构示意图；

图4是本实用新型实施例电压采样电路的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实用新型的链式SVG功率单元控制系统，该系统包括CPLD 控制器、光纤接口电路、链式SVG控制FPGA控制器、直流侧电容、电压采样电路、开关电源、IGBT驱动电路、温度采样电路、电源、IGBT；电压采样电路、 IGBT驱动电路、温度采样电路、光纤接口电路都与CPLD控制器进行连接；IGBT 驱动电路、电压采样电路和温度采样电路都与开关电源进行连接；链式SVG控制FPGA控制器与光纤接口电路进行连接；直流侧电容与电压采样电路进行连接；电源与开关电源进行连接；IGBT与IGBT驱动电路和温度采样电路进行连接。

具体的，直流侧电容为SVG功率单元直流侧电容，直流侧电容的电压输入到电压采样电路，经过电压采样电路处理后输入到CPLD控制器；开关电源给 IGBT驱动电路、电压采样电路和温度采样电路进行供电；电源直接给开关电源进行供电；IGBT驱动电路一方面给IGBT驱动信号，另一方面反馈IGBT过流故障和短路故障信号给CPLD控制器；IGBT的温度信号反馈给温度采样电路，经过温度采样电路处理后输入到CPLD控制器；CPLD控制器通过光纤接口电路与 SVG的主控FPGA控制器进行通信，通过光纤接口电路将电压、温度、所有的单元故障信号传输给SVG主控FPGA控制器，CPLD控制器接收到主控FPGA的主控闭锁、报警等命令。

具体的，CPLD控制器选用芯片为EMP1270T144C5N。

具体的，开关电源选用的芯片为UC3842，则开关电源的输出端输出6路交流电压信号，4路交流电压信号给IGBT驱动电路供电，另外2路交流电压信号给温度采样电路和电压采样电路供电。

具体的，IGBT驱动电路包括驱动芯片M57962及其外围电路。其中，将CPLD 控制器所产生的驱动信号进行功率放大，将功率放大的信息来驱动IGBT，IGBT 驱动电路同时反馈IGBT是否存在过流、短路故障，将存在的过流、短路故障信号发送给CPLD控制器。

具体的，电压采样电路采用的芯片为MAX1241BCSA，将直流侧电容的电压信号经电压采样电路所处理后的结果输入到CPLD控制器。

具体的，温度采样电路选用的温度采样芯片为LM331D，温度采样电路包括A/D转换电路，温度采样电路将IGBT反馈的温度信号转换成数字信号输入 CPLD控制器。温度采样电路有两路，因为每个SVG功率单元含有两个IGBT 模块，分别将IGBT反馈的温度信号经过第二A/D转换变成数字信号输入CPLD 控制器，实现两路IGBT模块的温度采样。

具体的，光纤接口电路包括1路输出、1路输入光纤及其外围电路，用于实现与所述SVG主控FPGA控制器之间的通讯。

具体的，IGBT选用的芯片为FF450R17ME4。

如图2所述，CPLD控制器包括光纤收发控制模块、PWM处理模块和监测保护模块，光纤收发控制模块、PWM处理模块和监测保护模块三个模块之间相互连接。PWM处理模块包括两个死区时间子模块和PWM输出控制子模块。两个死区时间子模块与PWM输出控制子模块进行连接。监测保护模块包括故障处理子模块、直流侧电压监测子模块、温度监测子模块、光纤监测子模块、IGBT 过流保护子模块、IGBT通断检测子模块。直流侧电压监测子模块、温度监测子模块、光纤监测子模块、IGBT过流保护子模块、IGBT通断检测子模块都与故障处理子模块进行连接。

CPLD控制器中的直流侧电压监测子模块和温度监测子模块分别接收直流电压信号和温度信号，并将接收的信号传输到故障处理子模块，通过故障处理子模块判断是否存在过压欠压、过温等故障。故障处理子模块接收来光纤监测子模块、IGBT过流保护子模块和IGBT通断检测子模块的过流、短路故障信号，并将电压、温度、所有的单元故障信号传输给光纤收发控制模块，通过光纤收发控制模块将电压、温度、所有的单元故障信号传输给SVG主控FPGA控制器。光纤收发控制模块接收SVG主控FPGA控制器产生的驱动信号，经过死区时间子模块和PWM输出控制子模块的处理后将SVG主控FPGA控制器的驱动信号输出至IGBT驱动电路，CPLD控制器接收到SVG主控FPGA控制器的主控闭锁、报警等命令。

如图3所示，开关电源选用的芯片为UC3842，则基于UC3842的开关电源的电路，包括电阻分压电路1，UC3842及其外围电路，开关电路，多端输出变压器，整流电路以及滤波电路1。电源的电压经过电阻分压电路1给UC3842供电，UC3842产生PWM波来驱动开关电路的开关管。电源的电压经过开关电路变成交流信号作为多端输出变压器的高压侧输入，多端输出变压器的低压输出6 路交流电压信号，经过整流电路及滤波电路1后变换为直压电源，其中4路电源给IGBT驱动电路供电，另外2路电源给温度和电压采样电路供电。

如图4所示，电压采样电路的框图包括电阻分压电路2，滤波电路2，A/D 转换1，直流侧电容的电压经过分压电路2的电阻进行分压，再经过滤波电路2 滤波之后，将电压信号输入到A/D转换1，实现将电压的模拟信号转换为数字信号，并将转换结果输入到CPLD控制器，实现直流侧电压的采样。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。