专利名称：基于sopc串联型动态电压调节器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电压调节器，特别是一种基于SOPC串联型动态电压调节器。
背景技术：
小、微电网中经常会有敏感用电设备，电网电压的陡升、陡降、电网电能质量下降等因素会影响这些设备的正常工作。动态电压调节器(DVR)能有效地抑制电网电压的陡升、陡降，并能提高电网电能质量，能确保敏感用电设备的正常工作。DVR有并联型、串联型、并串联结合型。现有的串联型DVR实质上是一种电压源逆变型电力电子补偿装置，串联在电源和重要负荷(敏感用电设备)之间。当电网电压有波动时，DVR向线路中注入一个幅值、相位可控的串联补偿电压，从而抵消掉电网电压的波动，使负载端的电压波形保持不变。变换器的控制系统，根据检测到的线路的电压波形，产生补偿电压，使合成的电压动态维持恒定。无论是短时的电压跌落或过电压，通过DVR均可以使负载上的电压保持动态恒定。常用的DVR检测方案有缺损电压法和瞬时电压dq变换方法。现有串联型DVR主电路一般由直流储能电路(蓄电池储能补偿或超级电容器储能)、逆变器、滤波器和串联在供电母线中的串联变压器构成。作为一个补偿装置，我们可以这样理解他的基本工作过程:先检测，后补偿。由于电网电压是时间的函数，所以检测的速度与补偿的速度直接影响DVR的性能。现有DVR的缺陷:1)、补偿的速度慢；2)、蓄电池储能补偿容量较小，超级电容器储能的缺陷是补偿时间短；3)功能单一，一般只起调整作用，不提供何时调整、为什么调整、调整的结果等相关信息，无法为电网管理提供相关信息。
发明内容本实用新型提供一种基于SOPC串联型动态电压调节器，采用整流单元由系统侧直接连续提供能量，可以一直对 电源侧电压进行补偿，有效克服储能装置的容量限制，可以使装置长时间工作。该电压调节器除了能对电网电压进行调整外，还能记录、显示、短信发送电网电压调整及电网电能质量的相关信息。本实用新型的上述目的是通过这样的技术方案来实现的:基于SOPC串联型动态电压调节器，包括SOPC，SOPC连接同频锁相电路，SOPC连接SPWM波发生器模块，SPWM波发生器模块通过DC-AC模块连接负载；S0PC连接PWM模块，PWM模块将PI调节后输出的数据转化为PWM波输出给BUCK变换器，所述BUCK变换器通过A/D数据采集接收模块连接S0PC，所述BUCK变换器通过DC-AC模块连接负载；输入、输出电压通过霍尔电压传感器连接A/D数据采集接收模块，A/D数据采集接收模块连接SOPC，SOPC连接VGA显示模块。所述SOPC连接SD卡存储器。所述SOPC连接GPRS无线传输模块。本实用新型一种基于SOPC串联型动态电压调节器，不需要额外的补偿电源，220V/50HZ交流输出稳定，谐波含有率低，适合为敏感设备供电。能及时发送电压调整时间与信息，有助于管理者及时了解电网状态；能保存电压调整时间与信息，供管理者分析电网状态。本实用新型采用电压调整环、交流输出调整环，控制DC-AC模块产生稳定的交流输出。软件部分在SOPC中实现，DVR响应速度快，扩展功能易于实现。本实用新型可产生220V/50HZ或110V/60Hz正弦交流信号两种模式，同时具有电网信息的记录与发送功能。
图1为本实用新型电压调节器电路结构框图。图2为本实用新型电压调节器的双闭环PI控制流程图。图3为本实用新型电压调节器的SD卡存储器信息记录流程图。图4为本实用新型电压调节器的DC-AC模块电路图。图5为本实用新型电压调节器的BUCK变换器主电路图。
具体实施方式
如图1所示，基于SOPC串联型动态电压调节器，包括SOPC，SOPC连接同频锁相电路，SOPC连接SPWM波发生器模块，SPWM波发生器模块通过DC-AC模块连接负载。SOPC连接PWM模块，PWM模块将PI调节后输出的数据转化为PWM波输出给BUCK变换器，所述BUCK变换器通过A/D数据采集接收模块连接S0PC，所述BUCK变换器通过DC-AC模块连接负载。输入、输出电压通过霍尔电压传感器连接A/D数据采集接收模块，A/D数据采集接收模块连接SOPC，SOPC连接VGA显示模块。所述SOPC连接SD卡存储器。所述SOPC连接GPRS无线传输模块。系统硬件中同频锁相电路输出信号到SOPC中，SOPC根据锁相信号不断地从SPWM波发生器模块的零度输出，以保持工频的相位同步；输入、输出电压经霍尔电压传感器适当衰减后输入到A/D数据采集接收模块，SOPC中的NIOS软核再把A/D数据采集接收模块结果显示在IXD上，同时进行FFT，并把FFT的结果输出到VGA显示模块进行显示。当动态电压调节器DVR输入电压突变时，将产生中断信号，SOPC响应后，将突变前电压记录到SD卡存储器，动态电压调节器DVR通过PI控制器调节输出电压达到稳定后也将产生中断信号，SOPC响应后将调节时间与稳定后的电压写入SD卡存储器；记录信息到SD卡存储器的同时通过GPRS无线传输模块传输信息到PC终端。DC-AC模块电路图如图4所示。DC-AC电路为全桥逆变电路，由四个功率MOSFET组成的桥臂加上一个LC滤波器组成。输入为直流311V电压，输出由SPWM波调制，经过LC滤波后输出畸变率很低的220V/50HZ或110V/60HZ正弦波。变换器主电路图如图5所示。整流模块的输出进入BUCK变换器模块，SOPC产生的两路带死区互补PWM波HO、LO作为控制输入，在输出端产生稳定的直流311V电压。本实用新型电压调节器的软件部分主要由PID控制算法、A/D采集数据接收模块、PWM波与SPWM波发生器模块、频谱分析模块、SD卡存储器、VGA显示模块与GPRS无线传输模块等组成，采用C或Verilog语言在SOPC中实现。PID控制算法:采用双闭环PI控制策略，PWM波PI控制器外环(电压调整环)，SPWM波PI控制器内环(交流输出调整环)。当PWM波控制器调节DVR输出电压信号达到设定值后，停止PWM波PI控制器，开始SPWM波PI控制器。结构流程图如图2所示。PWM波与SPWM波发生器模块:PWM波与SPWM波发生器模块输入时钟为200MHZt)PWM生成计数器TOP值设为10000，输出的PWM频率为200M/10000=20KHz。PWM模块将PI调节后输出的数据转化为PWM波输出给BUCK变换器，BUCK的输出电压随着PWM的占空比相应的变化，而PWM的占空比受PI调节输出数据决定，故HVM波PI调节器可以通过控制PWM的占空比控制BUCK输出电压。SPWM模块将PI调节输出的数据转化为SPWM调制比，通过PI调节K值即可改变逆变输出电压。频谱分析模块:FFT的点数为1024，采样频率为25.6K，VGA显示的频谱分辨率25Hz。如图3所示，SD卡存储器记录DVR输入电压突变之前的电压，突变后DVR调节的时间及调节到稳定后的电压。为了方便远距离监控电网信息，本实用新型加入了 GPRS无线传输模块:用于发送动态电压调节器DVR的 相关信息到PC终端，与SD卡存储器的本地记录信息互补。
权利要求1.基于SOPC串联型动态电压调节器，包括S0PC，其特征在于， SOPC连接同频锁相电路，SOPC连接SPWM波发生器模块，SPWM波发生器模块通过DC-AC模块连接负载； SOPC连接PWM模块，PWM模块将PI调节后输出的数据转化为PWM波输出给BUCK变换器，所述BUCK变换器通过A/D数据采集接收模块连接S0PC，所述BUCK变换器通过DC-AC模块连接负载； 输入、输出电压通过霍尔电压传感器连接A/D数据采集接收模块，A/D数据采集接收模块连接SOPC，SOPC连接VGA显示模块。
2.根据权利要求1所述基于SOPC串联型动态电压调节器，其特征在于，所述SOPC连接SD卡存储器。
3.根据权利要求1所述基于SOPC串联型动态电压调节器，其特征在于，所述SOPC连接GPRS无线传 输模块。
专利摘要基于SOPC串联型动态电压调节器，包括SOPC，SOPC连接同频锁相电路，SOPC连接SPWM波发生器模块，SPWM波发生器模块通过DC-AC模块连接负载；SOPC连接PWM模块，PWM模块将PI调节后输出的数据转化为PWM波输出给BUCK变换器，所述BUCK变换器通过A/D数据采集接收模块连接SOPC，所述BUCK变换器通过DC-AC模块连接负载；输入、输出电压通过霍尔电压传感器连接A/D数据采集接收模块，A/D数据采集接收模块连接SOPC，SOPC连接VGA显示模块。
文档编号H02J3/12GK203119484SQ20132011043
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者李道霖, 李太平, 刘远明, 李海军, 刘昶 申请人:三峡电力职业学院