用于statcom的主控制器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型具体涉及一种用于STATCOM的主控制器。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着全球工业化进程的不断加快，公用电网中的谐波电流和谐波电压对 电网造成严重的污染。因为电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源，所以随着电力电 子装置的应用日益广泛，电网中的谐波污染也日趋严重。另外，大多数电力电子装置功率因 数较低，也给电网带来额外负担，并影响供电质量。因此，抑制谐波和提高功率因数已成为 电力电子技术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题。
[0003] 随着电力电子技术的进一步发展，八十年代以来，一种更为先进的静止型无功补 偿装置一静止同步补偿器（STATCOM)出现了，它也被称为静止无功发生器（SVG)或高级静 止无功发生器（ASVG)。与SVC相比，STATCOM大大减小了体积，节省了材料，并具有响应速 度快、调节性能好、能综合补偿无功、三相不平衡和谐波的优点。但是现有的STATCOM装置 基本上都是采用单柜的形式，当需要采用多台STATCOM装置并联运行时，各台装置之间存 在难以统一协调控制的问题。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于解决现有技术的STATCOM装置基本上都是采用单柜的形 式，当需要采用多台STATCOM装置并联运行时，各台装置之间存在难以统一协调控制的缺 陷，提供一种用于STATCOM的主控制器，其可以实现多台STATCOM装置并联协调工作。
[0005] 本实用新型是通过如下技术方案来实现的：
[0006] 即一种用于STATCOM的主控制器，其特征在于包括FPGA主控制板、信号调理板、光 纤收发板和通讯电路板，FPGA主控制板分别与信号调理板、光纤收发板和通讯电路板信号 连接，光纤收发板与功率模块信号连接，通讯电路板包括2个RS232接口、2个RS485接口和 2个CAN接口。
[0007] 本实用新型的信号调理板设置信号调理电路和采样电路。
[0008] 本实用新型的FPGA主控制板主要负责数据存储、运行监控和通讯。
[0009] 本实用新型的信号调理板负责对采集的电网电压、电流和流经串联电抗器的补偿 电流进行检测。
[0010] 本实用新型的光纤收发板主要负责将短距离的电信号和长距离的光信号进行互 换，从而实现功率模块与主控制器的通讯功能。
[0011] 本实用新型的通讯电路板负责与上位机的通讯、远距离无线通信、远程监控系统 通讯以及多台机器间的通信。
[0012] 本实用新型具有工作稳定可靠、使用方便的优点。使用本实用新型，多台STATCOM 装置并联运行时，可以实现统一协调控制。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型的原理框图；
[0014] 图2为本实用新型的信号调理板的信号调理电路原理图；
[0015] 图3为本实用新型的信号调理板的采样电路原理图；
[0016] 图4为本实用新型的光纤收发板的电路原理图。
[0017] 如图1中所示：1-1.FPGA主控制板；1-2.信号调理板；1-3.光纤收发板；1-4.通 讯电路板；1-5?功率模块；1-6.RS232 接口； 1-7.RS485 接口； 1-8.CAN接口。
【具体实施方式】
[0018] 如图1所示：FPGA主控制板1-1主要负责数据存储、运行监控和通讯；其分别与信 号调理板1-2、光纤收发板1-3、通讯电路板1-4信号连接，信号调理板1-2负责对采集的 电网电压、电流和流经串联电抗器的补偿电流进行检测；光纤收发板1-3与多个功率模块 1-5信号连接，主要负责将短距离的电信号和长距离的光信号进行互换，从而实现功率模块 1-5与FPGA主控制板1-1的通讯功能；所述的通讯电路板1-4主要包括2个RS232接口 1-6、2 个RS485 接口 1-7、2 个CAN接口 1-8。
[0019] 如图2、图3所示，信号调理板负责对采集的电网电压、电流以及补偿电流进行检 测，从CT、PT采样出来的是电流信号，需要将电流信号变成电压信号，每个通道的输入电流 暂定为±50mA，之后送入ADC。采用TLC074作为信号处理运放，可以直接输出±50mA电流。
[0020] 首先将电流信号转换成电压信号；然后再经过差分放大电路，增益1 = = 尺m 为保证差分放大效果，比例电阻推荐采用〇. 1%精密电阻，使运放同相、反相输入阻抗尽可 能一致。在输入另加一个直流偏置2.5V，Vrv=IrvX11+2.5V。
[0021] 采样板采用ADS7230作为模数转换器，可以实现现lMsample/s，12位无丢码采 样，具有2个模拟输入通道。模拟输入信号幅值可达5V，并采用差分输入模式，对噪声的 抑制能力较强。每个采样板使用6片ADS7230,不使用模拟开关可实现12通道，每个通道 500Ksample/s的采样速率。这12个通道可转换3相母线电压、3相母线电流、3相电感电 流、3路备用。具体电路如图3所不。
[0022] 在输入管脚处加上RC低通滤波器（截止频率约在170kHz)，用来滤除从信号源传 来的噪声。输入为单极性电压，幅度范围0V~VREF。ADC与FPGA通讯采用SPI主从控制方 式（FPGA为主设备，ADS7230为从设备），由一个主设备多个从设备组成，由图3中的SDI(数 据输入）、SD0 (数据输出）、SC1K(时钟）、CS(片选）进行控制。由于SPI采用的是串行通 讯协议，因此图中的管脚SCLK用于产生时钟脉冲，SDI与SD0在此脉冲的基础上完成数据 传输。
[0023] 如图4所示，功率模块与控制器之间采用光通信方式，光纤通信有不怕外界强电 磁场的干扰、信道间无串扰、损耗低、柔软可挠等优点。特别是在高压系统中，弱电控制信号 极易受干扰，影响系统的正常运行。每个光纤接口板可以和6个功率模块通讯，每个功率模 块通过4条光纤链路和控制器通讯。采用异步串行通讯，只需使用1收1发2个通道，其余 2个通道备用。
[0024]光纤收发器是一种将短距离的电信号和长距离的光信号进行互换的传输媒体转 换单元。本模块采用Agilent的HFBR1528作为发送器，HFBR2528为接收器。其工作波长 为650nm(红色可见光），数据传输速率为10Mbit/s，推荐工作电流60mA。
[0025] 如图1所示，通讯板包括2个RS232接口，2个RS485接口，2个CAN接口，另外还 有4个开关量输入，6个开关量输出。设置开关量输入和输出主要是为了响应某些需要快 速反应的输入和输出，其余慢速的开关量输入及输出由PLC实现。开关量输入和输出使用 6N137隔尚。
[0026] RS232接口用于近距离通讯，可用于与上位机通讯，或外接GSM模块或无线模块进 行远距离无线通信。RS232接口提供5V/1A电源，可用于给外接模块供电。RS232采用6N137 作信号隔离；RS232由FPGA实现。
[0027] RS485接口用于与PLC，或远程监控系统通讯；也使用6N137作信号隔离，SN75176 作为收发器；RS485也由FPGA实现。
[0028] CAN接口主要用于与监控系统的通信或多台机器间的通信。使用6N137作信号隔 离，82C250作为收发器，CAN控制器采用MCP2515。
[0029] 所有通信接口之间相互隔离，为此设计隔离电源模块，以+12V为输入，产生 +5V/1A。模组使用UC3846D作为控制芯片。
【主权项】
1. 一种用于STATCOM的主控制器，其特征在于包括FPGA主控制板、信号调理板、光纤收 发板和通讯电路板，FPGA主控制板分别与信号调理板、光纤收发板和通讯电路板信号连接， 光纤收发板与功率模块信号连接，通讯电路板包括2个RS232接口、2个RS485接口和2个 CAN 接口。2. 根据权利要求1所述的用于STATC0M的主控制器，其特征在于信号调理板设置信号 调理电路和采样电路。
【专利摘要】本实用新型具体涉及一种用于STATCOM的主控制器，其特征在于包括FPGA主控制板、信号调理板、光纤收发板和通讯电路板，FPGA主控制板分别与信号调理板、光纤收发板和通讯电路板信号连接，光纤收发板与功率模块信号连接，通讯电路板包括2个RS232接口、2个RS485接口和2个CAN接口。本实用新型具有工作稳定可靠、使用方便的优点。使用本实用新型，多台STATCOM装置并联运行时，可以实现统一协调控制。
【IPC分类】H02J3/18, H02J3/01
【公开号】CN204732882
【申请号】CN201520416418
【发明人】孙国歧, 张惠智, 神瑞宝, 夏成山, 刘炳胜, 魏晓宾
【申请人】山东德佑电气有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月16日