低压补偿通用型控制器的制造方法
【专利摘要】低压补偿通用型控制器，属于电力系统动态补偿和无功补偿技术领域。为了解决现有补偿控制器动态响应性能不足且补偿精度低的问题。包括：数据采集板实时采集当前被控系统的三相电网电流电压流；数字信号处理器DSP，用于根据采集的三相电网电流电压获得被控系统的当前功率因数，当功率因数不满足设定阈值时，发送分组补偿控制信号，还用于根据分组补偿后的三相电网电流电压，获得被控系统的当前功率因数，当功率因数不满足设定阈值时，启动SVG补偿方式，发送SVG补偿控制信号；可编程逻辑器件CPLD，用于根据分组补偿控制信号，控制触发板触发分组补偿，还用于根据SVG补偿控制信号，控制PWM驱动板驱动SVG补偿。
【专利说明】
低压补偿通用型控制器
技术领域
[0001]本发明涉及一种低压补偿通用型控制器，属于电力系统动态补偿和无功补偿技术领域。【背景技术】
[0002]在提倡智能电网建设的前提下，电力系统谐波和无功问题日益显著。大功率的动态无功补偿装置的应用越来越广泛，传统类以晶闸管投切电容器(TSC)的补偿方式为例虽然具有容量大、可靠性高、价格低廉、养护方便等优点，但动态响应性能不足，补偿精度低； 新型静止无功发生器(SVG)具有响应速度快，补偿精度高等特点，但容量较小，当补偿容量较大时需要多台SVG设备成本较高。目前，市场上的补偿控制器大多为TSC控制器不具备SVG 控制能力。因此，将分组补偿控制与SVG补偿控制相结合的补偿方式将具有更广阔的发展空间。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决现有补偿控制器动态响应性能不足且补偿精度低的问题，本发明提供一种低压补偿通用型控制器。
[0004]本发明的低压补偿通用型控制器，包括CPU板、数据采集板、PWM驱动板和触发板； CHJ板采用数字信号处理器DSP和可编程逻辑器件CPLD实现；
[0005]数据采集板，用于实时采集当前被控系统的三相电网电流电压、SVG系统的直流电压和SVG系统的输出电流；
[0006]数字信号处理器DSP，用于根据采集的三相电网电流电压进行逻辑处理和判断，根据采集的三相电网电流电压获得被控系统的当前功率因数，当功率因数不满足设定阈值时，发送分组补偿控制信号，还用于根据分组补偿后的三相电网电流电压，获得被控系统的当前功率因数，当功率因数不满足设定阈值时，启动SVG补偿方式，发送SVG补偿控制信号；
[0007]可编程逻辑器件CPLD，用于根据分组补偿控制信号，控制触发板触发分组补偿，还用于根据SVG补偿控制信号，控制PWM驱动板驱动SVG补偿。
[0008]所述数据采集板包括三相电网电压采样调理电路、三相电网电流采样调理电路、 SVG补偿输出电流采样调理电路、SVG补偿直流电压采样调理电路、SVG补偿IGBT温度采样调理电路、SVG补偿输出电流过流峰值保护电路和SVG补偿直流电压过压保护电路；
[0009] 三相电网电压采样调理电路的三相电网电压信号、三相电网电流采样调理电路的三相电网电流信号、SVG补偿输出电流采样调理电路的SVG补偿输出电流信号、SVG补偿直流电压采样调理电路的SVG补偿直流电压信号、SVG补偿IGBT温度采样调理电路的温度同时发送给CPU板的二级调理电路；
[0010] SVG补偿输出电流过流峰值保护电路的SVG补偿输出电流过流峰值保护信号、SVG 补偿直流电压过压保护电路的SVG补偿直流电压过压保护信号同时发送至可编程逻辑器件 CPLD〇[0〇11] 所述CPU板还包括2片16位AD芯片、二级调理电路、485通讯电路和EEPROM存储电路；
[0012]二级调理电路，用于将数据采集板采集的电压和电流进行调理输出；
[0013]第一 AD芯片，用于采集三相电网电压和电流信号；[〇〇14]第二AD芯片，用于采集SVG补偿输出电流、SVG补偿直流电压和温度；[〇〇15]485通讯电路，用于与其他设备、上位机进行数据的通信；[〇〇16] EEPROM存储电路，用于存储故障报警时的电压、电流、功率因数、故障原因和故障时间。
[0017]所述SVG补偿输出电流过流峰值保护电路包括整流电路、比较器电路和数字滤波电路；
[0018]SVG补偿输出电流通过整流电路进行整流，整流后的电流通过比较器进行比较，比较后的电流输出至数字滤波电路，数字滤波电路滤波后输出SVG补偿输出电流过流峰值保护信号。
[0019]所述SVG补偿直流电压过压保护电路包括比较器电路和数字滤波电路；[〇〇2〇] SVG补偿直流电压输入至比较器电路，比较器电路比较后输出至数字滤波电路，数字滤波电路滤波后输出SVG补偿直流电压过压保护信号。
[0021]所述PWM驱动板包括PWM信号输出电路和IGBT故障报警接收电路；[〇〇22]可编程逻辑器件CPLD的SVG补偿控制信号输入至P丽信号输出电路，P丽信号输出电路输出SVG系统的IGBT的驱动信号；[〇〇23] IGBT故障信号输入至IGBT故障报警接收电路，IGBT故障报警接收电路输出IGBT保护信号输入至可编程逻辑器件CPLD。
[0024]所述控制器还包括开关量板、电源板和总线接口板；
[0025]开关量板，用于可编程逻辑器件CPLD的输入和输出；
[0026]电源板，用于通过总线接口板为CPU板、数据采集板、开关量板、PWM驱动板和触发板提供相应工作电压；
[0027]总线接口板，用于为电源板、CPU板、数据采集板、开关量板、PWM驱动板和触发板提供交互接口。
[0028]本发明的有益效果在于，本发明低压补偿通用型控制器解决了分组补偿方式动态响应慢，补偿精度低以及SVG补偿方式价格、使用成本高，补偿容量小的缺点。正常情况低压补偿通用控制器可分别作为分组补偿方式控制器或SVG补偿方式控制器。当需要时，可变为分组补偿方式和SVG补偿方式混合补偿控制器，低压补偿通用型控制器分组补偿方式和SVG 补偿方式所采集使用的电网电压、电流信号数据是相互通用的。【附图说明】[〇〇29]图1为低压补偿通用型控制器的原理示意图；[〇〇3〇]图2为CPU板的原理示意图；[〇〇31]图3为数据采集板的原理示意图；[〇〇32]图4为SVG补偿输出电流过流峰值保护电路的原理示意图；[〇〇33]图5为SVG补偿直流电压过压保护电路的原理示意图；[0〇34]图6为开关量板的原理不意图；[〇〇35]图7为P丽板的原理示意图；[〇〇36]图8为电源板的供电原理示意图；[〇〇37]图9为【具体实施方式】中SVG系统中采样的霍尔互感器位置图；
[0038]图10为低压补偿通用型控制器结构示意图。【具体实施方式】
[0039]结合图1至图10说明本实施方式，本实施方式所述的低压补偿通用型控制器，包括 CPU板、电源板、数据采集板、开关量板、PWM驱动板、触发板、总线接口板和按键板，如图1所示;总线接口板，用于为电源板、CPU板、数据采集板、开关量板、PWM驱动板和触发板提供交互接口。[〇〇4〇] 本实施方式中，如图2所示，CPU板包括数字信号处理器DSP、可编程逻辑器件CPLD、 2片16位AD芯片、二级调理电路、485通讯电路和EEPR0M存储电路；[〇〇41]本实施方式中，如图3所示，数据采集板包括三相电网电压采样调理电路、三相电网电流采样调理电路、SVG补偿输出电流采样调理电路、SVG补偿直流电压采样调理电路、 SVG补偿IGBT温度采样调理电路、SVG补偿输出电流过流峰值保护电路和SVG补偿直流电压过压保护电路；[〇〇42] 三相电网电压采样调理电路的三相电网电压信号、三相电网电流采样调理电路的三相电网电流信号、SVG补偿输出电流采样调理电路的SVG补偿输出电流信号、SVG补偿直流电压采样调理电路的SVG补偿直流电压信号、SVG补偿IGBT温度采样调理电路的温度信号同时发送给CPU板的二级调理电路；[〇〇43] SVG补偿输出电流是当SVG系统工作时的输出电流。SVG补偿直流电压是当SVG系统工作时的SVG系统中电容器的直流电压。电流、电压信号是作为SVG系统的反馈信号用来实现闭环控制。IGBT NTC电阻电压是IGBT上输出的信号，它反映的是IGBT的温度数值。当温度大于一定数值时应采取保护动作，切断IGBT的驱动信号防止IGBT损坏。[〇〇44] SVG补偿输出电流过流峰值保护电路的SVG补偿输出电流过流峰值保护信号、SVG 补偿直流电压过压保护电路的SVG补偿直流电压过压保护信号同时发送至可编程逻辑器件 CPLD〇[〇〇45]本实施方式中，结合图2所示，数字信号处理器DSP，用于根据采集的三相电网电流电压进行逻辑处理和判断，根据采集的三相电网电流电压获得被控系统的当前功率因数， 当功率因数不满足设定阈值时，发送分组补偿控制信号，还用于根据分组补偿后的三相电网电流电压，获得被控系统的当前功率因数，当功率因数不满足设定阈值时，启动SVG补偿方式，发送SVG补偿控制信号；
[0046]可编程逻辑器件CPLD，用于根据分组补偿控制信号，控制触发板触发分组补偿，还用于根据SVG补偿控制信号，控制PWM驱动板驱动SVG补偿。[〇〇47]当SVG补偿方式运行时数据采集板的SVG补偿输出电流过流峰值保护电路、SVG补偿直流电压过压保护电路时刻对补偿输出电流、直流电压信号进行采样、比较当出现异常时发出保护信号。[〇〇48]三相电网电压采样调理电路、三相电网电流采样调理电路中的电压、电流数据信号在分组补偿方式和SVG补偿方式混合补偿时数据是相互通用的；
[0049]SVG补偿输出电流过流峰值保护电路、SVG补偿直流电压过压保护电路其功能为 SVG补偿输出电流过电流峰值保护和SVG补偿直流电压过压保护，采用了硬件保护方式其优点响应速度快；
[0050]本实施方式中，如图4所示，SVG补偿输出电流过流峰值保护电路包括整流电路、比较器电路和数字滤波电路；
[0051]SVG补偿输出电流通过整流电路进行整流，整流后的电流通过比较器进行比较，比较后的电流输出至数字滤波电路，数字滤波电路滤波后输出SVG补偿输出电流过流峰值保护信号。[〇〇52]本实施方式中，如图5所示，SVG补偿直流电压过压保护电路包括比较器电路和数字滤波电路；[〇〇53] SVG补偿直流电压输入至比较器电路，比较器电路比较后输出至数字滤波电路，数字滤波电路滤波后输出SVG补偿直流电压过压保护信号。本实施方式中，如图6所示，开关量板包括6路开关量输入电路和6路开关量输出电路；
[0054]开光量输入输出电路均米用光电親合器隔离；
[0055]6路开关量输入电路和6路开关量输出电路与可编程逻辑器件CPLD连接；[〇〇56] 本实施方式中，如图7所示，PWM驱动板包括4对8路PWM信号输出电路和SVG补偿输出的IGBT故障报警接收电路；
[0057] PWM信号输出电路输出电平+15V，可设置为互补或非互补输出方式；[〇〇58] PWM信号输出电路控制端与可编程逻辑器件CPLD连接，SVG补偿输出的IGBT故障报警接受电路与可编程逻辑器件CPLD连接；
[0059]本实施方式中，触发板包括18路触发信号输出电路；
[0060]18路触发信号输出电路与可编程逻辑器件CPLD连接，触发板用于触发分组补偿；
[0061]本实施方式中，如图8所示，电源板，用于通过总线接口板为CPU板、数据采集板、开关量板、PWM驱动板和触发板提供相应工作电压；[〇〇62]如图9所示，用于SVG补偿的SVG系统，来自功率开关管IGBT的驱动器内部的NTC热敏电阻信号，经过SVG补偿IGBT温度采样调理电路将温度信号转换为电压信号再经过DSP的运算计算出IGBT的温度以便温度保护和温度显示。
[0063]如图10所示，本实施方式采用了箱体插卡的结构，按键板采用液晶的，液晶按键板设置在总线接口板上表面，本实施方式中还包括固定盖板，电源板、CPU板、数据采集板、开关量板、PWM驱动板和触发板设置在总线接口板和固定盖板之间。
【主权项】
1.一种低压补偿通用型控制器，其特征在于，包括CHJ板、数据采集板、PWM驱动板和触 发板;CPU板采用数字信号处理器DSP和可编程逻辑器件CPLD实现；数据采集板，用于实时采集当前被控系统的三相电网电流电压、SVG系统的直流电压和 SVG系统的输出电流；数字信号处理器DSP，用于根据采集的三相电网电流电压进行逻辑处理和判断，根据采 集的三相电网电流电压获得被控系统的当前功率因数，当功率因数不满足设定阈值时，发 送分组补偿控制信号，还用于根据分组补偿后的三相电网电流电压，获得被控系统的当前 功率因数，当功率因数不满足设定阈值时，启动SVG补偿方式，发送SVG补偿控制信号；可编程逻辑器件CPLD，用于根据分组补偿控制信号，控制触发板触发分组补偿，还用于 根据SVG补偿控制信号，控制PWM驱动板驱动SVG补偿。2.根据权利要求1所述的低压补偿通用型控制器，其特征在于，所述数据采集板包括三 相电网电压采样调理电路、三相电网电流采样调理电路、SVG补偿输出电流采样调理电路、 SVG补偿直流电压采样调理电路、SVG补偿IGBT温度采样调理电路、SVG补偿输出电流过流峰 值保护电路和SVG补偿直流电压过压保护电路；三相电网电压采样调理电路的三相电网电压信号、三相电网电流采样调理电路的三相 电网电流信号、SVG补偿输出电流采样调理电路的SVG补偿输出电流信号、SVG补偿直流电压 采样调理电路的SVG补偿直流电压信号、SVG补偿IGBT温度采样调理电路的温度信号同时发 送给CPU板的二级调理电路；SVG补偿输出电流过流峰值保护电路的SVG补偿输出电流过流峰值保护信号、SVG补偿 直流电压过压保护电路的SVG补偿直流电压过压保护信号同时发送至可编程逻辑器件 CPLD〇3.根据权利要求2所述的低压补偿通用型控制器，其特征在于，所述CPU板还包括2片16 位AD芯片、二级调理电路、485通讯电路和EEPR0M存储电路；二级调理电路，用于将数据采集板采集的电压信号和电流信号进行调理输出；第一 AD芯片，用于采集三相电网电压和电流信号；第二AD芯片，用于采集SVG补偿输出电流、SVG补偿直流电压和温度；485通讯电路，用于与其他设备、上位机进行数据的通信；EEPR0M存储电路，用于存储故障报警时的电压、电流、功率因数、故障原因和故障时间。4.根据权利要求3所述的低压补偿通用型控制器，其特征在于，所述SVG补偿输出电流过流峰值保护电路包括整流电路、比较器电路和数字滤波电路；SVG补偿输出电流通过整流电路进行整流，整流后的电流通过比较器进行比较，比较后 的电流输出至数字滤波电路，数字滤波电路滤波后输出SVG补偿输出电流过流峰值保护信 号。5.根据权利要求3所述的低压补偿通用型控制器，其特征在于，所述SVG补偿直流电压 过压保护电路包括比较器电路和数字滤波电路；SVG补偿直流电压输入至比较器电路，比较器电路比较后输出至数字滤波电路，数字滤 波电路滤波后输出SVG补偿直流电压过压保护信号。6.根据权利要求1所述的低压补偿通用型控制器，其特征在于，所述PWM驱动板包括PWM 信号输出电路和IGBT故障报警接收电路；可编程逻辑器件CPLD的SVG补偿控制信号输入至PWM信号输出电路，PWM信号输出电路 输出SVG系统的IGBT的驱动信号；IGBT故障信号输入至IGBT故障报警接收电路，IGBT故障报警接收电路输出IGBT保护信 号输入至可编程逻辑器件CPLD。7.根据权利要求2所述的低压补偿通用型控制器，其特征在于，所述控制器还包括开关 量板、电源板和总线接口板；开关量板，用于可编程逻辑器件CPLD的输入和输出；电源板，用于通过总线接口板为CPU板、数据采集板、开关量板、P丽驱动板和触发板提 供相应工作电压；总线接口板，用于为电源板、CPU板、数据采集板、开关量板、pmi驱动板和触发板提供交互接口。
【文档编号】H02J3/18GK106026121SQ201610473437
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】李国勇
【申请人】黑龙江特通电气股份有限公司