专利名称：用于电力有源滤波器的控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有源滤波器，特别是用于电力有源滤波器的控制电路。
背景技术：
现有的有源滤波器通常包括主控板、显示板、采样板(模块)、开入开出板、光纤板， 采样模块大多采用信号调整模块+采样模块的模式，其中信号调理模块用于处理信号中的干扰，采样模块对调理过的信号进行信号采集。采集板卡电路复杂，拆卸不方便、空间大，不便于测量调试。而现有的光纤板则表现出光信号强度较弱，虽然使得功耗较低，但是对于光纤稳定性要求较高，当光纤晃动的时候，极易出现接受信号出现跳动的问题，而且使用的芯片为国外进口，价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种维护方便，性能安全可靠的用于电力有源滤波器的控制电路。本发明的目的是这样实现的，用于电力有源滤波器的控制电路，它包括主控板、 采样板、显示板、光纤板、开入开出板和触摸屏，主控板通过总线接口分别与第一采样板、第二采样、开入开出板和光纤板电连接，主控板与显示器和触摸屏通过显示总线电连接；采样板采集三相电流、电压信号输送至主控板和显示板，主控板进行算法处理，将需要输出的控制信号发送至光纤板、显示板和开入开出板，光纤板将IGBT控制信号通过光纤发送出去， 开入开出板将开关量通过继电器发送出去，显示板与触摸屏直接进行数据传输，并将触摸屏接受到的信息反馈至主控板。采样板的信号进入差分放大器后，通过差分放大器进行放大，差分放大器采用 AD620,差分放大器将放大后输出到A/D芯片，由A/D芯片将模拟量转换成数字量；A/D芯片分别与RAM和CPLD电连接，RAM和CPLD与采样板总线接口连接，在主控制板控制下，由CPLD 完成时序操作，使A/D芯片将模拟量转换成数字量存入RAM中，CPLD控制存贮数据和向采样板总线接口输出数据，主控板的DSP向CPLD发出一个命令，CPLD会提自动完成数据采集和输出任务。采样板包括第一采样板和第二采样板，它们具有相同的电路构架，对电力系统的电流或电压信号进行采集，也可分开完成电流和电压的采集。采样板采样电阻使用大封装直插精密电阻，统一顺序焊接，使得电阻一端高出电路板。采样板的AD620是前置放大器，信号输入端与浮地之间和大地之间分别有两组电容C1、C2、C3，其中C3、C1到机箱外部地，通过板内螺柱与机箱外壳相连，C3、C2串联到系统地，电容C3作为共公电容使用；两组电容对输入信号进行信号滤波和电磁屏蔽；AD620采样电路采用正负电源供电，在正负电源串接稳压管D3和D6，D3和D6的连接点与AD620的同
4相端电连接，构成信号钳位电路；输入端电阻R3与同相端一反相端之间的电容C7构成输入滤波器，在AD620的管脚1和8之间的电阻R9为倍率调节电阻；用来滤除设定频率以上的杂波，再次降低入板干扰；R9和Rl为取样电阻，输出端Rll与C9进行二次滤波。主控板包括DSP、CPLD, RAM以及总线构成总线电路连接，显示板包括显示驱动、 IXD显示器、显示RAM，DSP、CPLD同时电连接主控板RAM和显示板的RAM，显示板的显示驱动分别与RAM和IXD显示器电连接。开入开出板包括光耦和电磁继电器，开入或开出信号通过光耦后与电磁继电器光耦合电连接，通过光耦OPl进行隔离，可以防止外部电磁干扰造成的冲击和过电压进板；所述的电磁继电器的线包有一反相并联二极管D1，用于对线包进行保护，降低动作时的冲击电压。光纤板包括光纤发射头电路，光纤发射头电路中的HFBR-1527是光纤发射头电路，它集成有8个管脚，2脚为发送端，2脚分为三路，第一路通过上拉电阻R19接电源，上拉电阻选IOK电阻；第二路通过电容C12分别与4. 7UF电容和一个电阻电连接，构成滤波电路，电阻另一端与HFBR-1527的1脚电连接，电容与HFBR-1527的3、4、5、8电连接，构成共地电路；第三路与PNP型三极的发射极电连接，三极管集电极接地，基极接发送控制端。本发明由主控板、采样板、显示板、光纤板、开入开出板和触摸屏构成，主控板通过总线接口分别与第一采样板、第二采样、开入开出板和光纤板电连接，主控板与显示器和触摸屏通过显示总线电连接；采样板采集三相电流、电压信号输送至主控板和显示板，主控板进行算法处理，将需要输出的控制信号发送至光纤板、显示板和开入开出板，光纤板将IGBT 控制信号通过光纤发送出去，开入开出板将开关量通过继电器发送出去，显示板与触摸屏直接进行数据传输，并将触摸屏接受到的信息反馈至主控板。它具有维护方便，性能安全可靠的特点。
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明 图1是本发明实施例电路框图2是采样板电路框图； 图3是信号放大电路图； 图4是主控板与显示板电原理图； 图5是开入开出板电原理图； 图6是光纤板电原理图。图中，1、主控板；2、采样板；3、显示板；4、触摸屏；5、光纤板；6、开入开出板；7、总线接口。
具体实施例方式如图1所示，，它包括主控板1、采样板2、显示板3、光纤板5、开入开出板6和触摸屏4，主控板1通过总线接口 7分别与第一采样板、第二采样、开入开出板6和光纤板5电连接，主控板1与显示器和触摸屏4通过显示总线电连接。采样板5(包括第一采样板、第二采样或根据需要增加数量)采集三相电流、电压信号输送至主控板1和显示板3，主控板1
5进行算法处理，将需要输出的控制信号发送至光纤板5、显示板3和开入开出板6，光纤板5 将IGBT控制信号通过光纤发送出去，开入开出板6将开关量通过继电器发送出去，显示板 3与触摸屏4直接进行数据传输，并将触摸屏4接受到的信息反馈至主控板1。如图2所示，给出采样板1的电路框图，信号进入差分放大器201后，通过差分放大器201进行放大，差分放大器201采用AD620，它是一款低噪声、低功耗的测量放大器，差分放大器201将放大后输出到A/D芯片202，由A/D芯片202将模拟量转换成数字量。A/D 芯片202分别与RAM203和CPLD204电连接，RAM203和CPLD204与采样板总线接口 205连接，在主控制板控制下，由CPLD204完成时序操作，使A/D芯片202将模拟量转换成数字量存入RAM203中。CPLD204是带EEPROM的可编程控制器，它比FPGA有着更方便的电写入和修改功能，有利用实时修改和输入参数。CPLD204控制存贮数据和向采样板总线接口 205输出数据。此过程中，主控板的DSP并不参与控制，完全由CPLD204完成，只要主控板的DSP向 CPLD204发出一个命令，CPLD204会提自动完成数据采集和输出任务，节省了主控板的DSP 的时间，用于更好的处理显示和对实时性高的其它操作。采样板1包括图中的第一采样板和第二采样板，它们具有相同的电路构架，可以完成相同的任务，如对电力系统的电流或电压信号进行采集，也可分开完成电流和电压的采集。采样板1采样电阻使用大封装直插精密电阻，统一顺序焊接，使得电阻一端高出电路板较多，便于整机调试的时候挂接示波器表笔。本发明的采样板与市面同类采集板卡相比电路简单，拆卸方便、节省空间，便于测量调试，同样能够达到预期的采样效果。图3是AD620进行前置放大的电路原理图。采样板1 AD620进行前置放大，Inl为信号输入端，信号输入端与浮地之间和大地之间分别有两组电容Cl、C2、C3，其中C3、Cl到机箱外部地，通过板内螺柱与机箱外壳相连，如此可让进板处覆铜与外部机箱相连，此处覆铜与板内覆铜互相隔离，起到屏蔽作用，C3、C2串联到系统地，电容C3作为共公电容使用。 两组电容对输入信号进行信号滤波和电磁屏蔽；采样电路采用正负电源供电，在正负电源串接稳压管D3和D6，D3和D6的连接点与AD620的同相端电连接，构成信号钳位电路，用于保护采样电路由于电压不稳定造成采用电路的损坏；输入端R3与同相端一反相端之间的电容C7构成输入滤波器，在AD620R9的管脚1和8之间的电阻R9为倍率调节电阻；用来滤除设定频率以上的杂波，再次降低入板干扰；R9和Rl为取样电阻，输出端Rll与C9进行二次滤波；降低板内其他电路对电源反馈造成的信号波动。本发明中，Cl处的接地为机箱外部地，通过板内螺柱与机箱外壳相连，如此可让进板处覆铜与外部机箱相连，此处覆铜与板内覆铜互相隔离，起到屏蔽作用，且进板信号通过电容C3，Cl大地相连，板内地通过电阻R4与机箱相连，可以降低进板干扰。R3与C7组成 RC滤波电阻，并且可以通过此电路确定放大电路输入与输出的相角差，以便在程序中调控。 AD620为差分放大器，在前部电路的配合下，可以达到足够的滤波效果，是的输出波形安全可靠。其中输出端Rll与C9组成的滤波电路。如图4所示，给出主控板1和显示板3电路框图，主控板1包括DSP101、CPLD102、 RAM103以及总线104构成总线电路连接，显示板3包括显示驱动301、IXD显示器303、显示 RAM302，DSPlOl、CPLD102同时电连接主控板1 RAM103和显示板3的RAM302，显示板3的显示驱动301分别与RAM302和IXD显示器303电连接。采用DSP-—CPLD-—RAM以及总线的工作流程。DSP速度最快，CPLD速度可调，RAM以及总线速度最慢。DSP进行主要的高速信号处理，数据对接通过CPLD在RAM和总线上完成。当DSP需要数据的时候，提前给CPLD发信息，CPLD从慢速RAM或总线提取数据，提取完毕并进行简单的格式处理后，给DPS信号， 然后DSP总CPLD中提取所需要的信息。利用时序配合达到高速处理的目的。DPS向外放数据的过程同上。主控板与显示板大体一致，通过不同的接口连接成为不同的功能。另外主控板与显示板采用信息共享模式，即主控板与显示板里的RAM同步接受和储存数据，这样做的好处是(1)当其中一个RAM损坏时，可以从另外的RAM中提取数据；(2)正常情况下，这两个板子使用数据时都从自己板内的RAM中读取数据，比只有一个RAM的情况下(每有RAM的板子需要通过总线读取另外一个板子上的RAM里的数据)降低总线干扰，减少误码，并能提高数据使用速度(只有一个RAM的时候会占用总线)。(3)采样板和开入开出板内的CPLD起有RAM的作用，因此每个需要数据传输的板子只有在需要放出数据的时候才会占用总线，提高了循环速度和总线利用率，同时降低了主控和显示板的CPLD的容量要求。每个板内的RAM与总线对于CPLD来说是并联结构，必要的时候(RAM损坏)CPLD可以跳过RAM 直接从总线读数。但是如此方法会降低循环速度和总线利用率，仅作为应急方案。如图5所示，开入开出板6包括光耦601和电磁继电器602，开入或开出信号通过光耦601后与电磁继电器602光耦合电连接，通过光耦OPl进行隔离，可以防止外部电磁干扰造成的冲击和过电压进板。所述的电磁继电器602的线包有一反相并联二极管D1，用于对线包进行保护，降低动作时的冲击电压。如图6所示，HFBR-1527是光纤发射头电路，它集成了光纤发光头和发发送电路， 集成有8个管脚，2脚为发送端，2脚分为三路，第一路通过上拉电阻R19接电源，上拉电阻选IOK电阻。第二路通过电容C12分别与4. 7UF电容和一个电阻电连接，构成滤波电路， 电阻另一端与HFBR-1527的1脚电连接，电容与HFBR-1527的3、4、5、8电连接，构成共地电路。第三路与PNP型三极的发射极电连接，三极管集电极接地，基极接发送控制端。增加PNP 型三极的光纤发射头外围电路，与intersil推荐典型电路相比具有测量方便，信号强弱可调，信号稳定等特点。主控板1、采样板2、显示板3、光纤板5、开入开出板6经总线进板前都加的匹配电阻，用来消除进板时边沿的波动，同时降低总线干扰。
权利要求
1.用于电力有源滤波器的控制电路，其特征是它包括主控板(1)、采样板(2)、显示板(3)、光纤板(5)、开入开出板(6)和触摸屏(4)，主控板(1)通过总线接口(7)分别与第一采样板、第二采样、开入开出板(6)和光纤板(5)电连接，主控板(1)与显示器和触摸屏(4) 通过显示总线电连接；采样板(5)采集三相电流、电压信号输送至主控板(1)和显示板(3)， 主控板(1)进行算法处理，将需要输出的控制信号发送至光纤板(5)、显示板(3)和开入开出板(6)，光纤板(5)将IGBT控制信号通过光纤发送出去，开入开出板(6)将开关量通过继电器发送出去，显示板(3 )与触摸屏(4)直接进行数据传输，并将触摸屏(4)接受到的信息反馈至主控板(1)。
2.根据权利要求1所述的用于电力有源滤波器的控制电路，其特征是采样板的信号进入差分放大器后，通过差分放大器进行放大，差分放大器采用AD620，差分放大器将放大后输出到A/D芯片，由A/D芯片将模拟量转换成数字量；A/D芯片分别与RAM和CPLD电连接，RAM和CPLD与采样板总线接口连接，在主控制板控制下，由CPLD完成时序操作，使A/D 芯片将模拟量转换成数字量存入RAM中，CPLD控制存贮数据和向采样板总线接口输出数据，主控板的DSP向CPLD发出一个命令，CPLD会提自动完成数据采集和输出任务。
3.根据权利要求1所述的用于电力有源滤波器的控制电路，其特征是采样板包括第一采样板和第二采样板，它们具有相同的电路构架，对电力系统的电流或电压信号进行采集，也可分开完成电流和电压的采集。
4.根据权利要求1所述的用于电力有源滤波器的控制电路，其特征是采样板采样电阻使用大封装直插精密电阻，统一顺序焊接，使得电阻一端高出电路板。
5.根据权利要求1所述的用于电力有源滤波器的控制电路，其特征是采样板的AD620 是前置放大器，信号输入端与浮地之间和大地之间分别有两组电容Cl、C2、C3，其中C3、Cl 到机箱外部地，通过板内螺柱与机箱外壳相连，C3、C2串联到系统地，电容C3作为共公电容使用；两组电容对输入信号进行信号滤波和电磁屏蔽；AD620采样电路采用正负电源供电， 在正负电源串接稳压管D3和D6，D3和D6的连接点与AD620的同相端电连接，构成信号钳位电路；输入端电阻R3与同相端一反相端之间的电容C7构成输入滤波器，在AD620的管脚 1和8之间的电阻R9为倍率调节电阻；用来滤除设定频率以上的杂波，再次降低入板干扰； R9和Rl为取样电阻，输出端Rll与C9进行二次滤波。
6.根据权利要求1所述的用于电力有源滤波器的控制电路，其特征是主控板包括 DSP、CPLD, RAM以及总线构成总线电路连接，显示板包括显示驱动、IXD显示器、显示RAM， DSP、CPLD同时电连接主控板RAM和显示板的RAM，显示板的显示驱动分别与RAM和IXD显示器电连接。
7.根据权利要求1所述的用于电力有源滤波器的控制电路，其特征是开入开出板包括光耦和电磁继电器，开入或开出信号通过光耦后与电磁继电器光耦合电连接，通过光耦 OPl进行隔离，可以防止外部电磁干扰造成的冲击和过电压进板；所述的电磁继电器的线包有一反相并联二极管D1，用于对线包进行保护，降低动作时的冲击电压。
8.根据权利要求1所述的用于电力有源滤波器的控制电路，其特征是光纤板包括光纤发射头电路，光纤发射头电路中的HFBR-1527是光纤发射头电路，它集成有8个管脚，2脚为发送端，2脚分为三路，第一路通过上拉电阻R19接电源，上拉电阻选IOK电阻；第二路通过电容C12分别与4. 7UF电容和一个电阻电连接，构成滤波电路，电阻另一端与HFBR-1527的1脚电连接，电容与HFBR-1527的3、4、5、8电连接，构成共地电路；第三路与PNP型三极的发射极电连接，三极管集电极接地，基极接发送控制端。
全文摘要
本发明涉及一种有源滤波器，特别是用于电力有源滤波器的控制电路。它包括主控板(1)、采样板(2)、显示板(3)、光纤板(5)、开入开出板(6)和触摸屏(4)，主控板(1)通过总线接口(7)分别与第一采样板、第二采样、开入开出板(6)和光纤板(5)电连接，主控板(1)与显示器和触摸屏(4)通过显示总线电连接；采样板(5)采集三相电流、电压信号输送至主控板(1)和显示板(3)，主控板(1)进行算法处理，将需要输出的控制信号发送至光纤板(5)、显示板(3)和开入开出板(6)，光纤板(5)将IGBT控制信号通过光纤发送出去，开入开出板(6)将开关量通过继电器发送出去，显示板(3)与触摸屏(4)直接进行数据传输，并将触摸屏(4)接受到的信息反馈至主控板(1)。
文档编号H02J3/01GK102437577SQ20111043833
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月24日 优先权日2011年12月24日
发明者于春伟, 张洁, 张洪磊, 郑绍忠 申请人:西安天虹电器有限公司