一种链式静止无功补偿器的控制器的制作方法

本发明涉及无功补偿器领域，尤其涉及一种链式静止无功补偿器的控制器。

背景技术：

链式换流器也称h桥串联换流器，该换流器将多个两电平h桥电路串联起来，达到电压叠加的目的。本链式静止无功补偿器控制装置可同时作为35kv/10kv/6kv/3.3kv无功补偿设备的通用平台控制器。因单个功率开关器件的耐压限制，每相链接由多个两电平的逆变器模块组成，控制器输出并同时监控三相所有链节的状态信息，因输出高电压，对换流器的保护设计相应的有较高的要求。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种链式静止无功补偿器的控制器，包括：开关量单元、互感器单元、主控单元、底板、通信单元以及用于通过底板给控制器供电的电源装置；

开关量单元、互感器单元分别通过底板与主控单元连接；

互感器单元用于采集系统的电流数值和电压数值，并将电流数值的模拟信号和电压数值的模拟信号转换为电流数值的数字信号和电压数值的数字信号通过底板总线传输至主控板；

开关量单元用于获取控制器的开关量信息，并将开关量信息通过底板总线传输至主控板；

主控单元用于实时获取无功补偿器的电流数值和电压数值，对获取的电流数值和电压数值进行无功容量、有功容量、无功电流、有功电流以及一至十三次谐波电流的计算，按照soe方式进行记录存储，同时主控单元产生链节控制命令信号，控制命令信号以pwm脉冲信号方式通过通信单元传输至各个链节。

优选地，主控单元包括：第一dsp芯片、第二dsp芯片、fpga芯片；

第一dsp芯片通过地址、数据、控制总线与fpga芯片进行通信，第一dsp芯片还分别与485串行通信口、和can总线通信口相连，与时钟芯片，以太网口，eeprom，256k字ram，512k字节低功耗ram，fpga芯片中的双口ram相连；

fpga芯片用于与12路遥信输入信号、4路遥控输出信号连接，并通过3路485与触摸屏显示模块通讯；

通信总线与ad芯片采样相连，取通信总线中4通道输入信号，负责光纤扩展输出进行通信，ad芯片设有3路光纤输出和3路光纤输入信号，实时检测同步电压、svg电流、链节电压、链节温度、链节故障信息；

第二dsp芯片通过地址、数据、控制总线与256k字ram，ad芯片的32通道信号，fpga芯片中的双口ram进行数据通信；fpga芯片与通信单元相连，fpga芯片用于采集光纤扩展信号及光纤输出信号。

优选地，开关量单元用于遥信量输入及遥控量输出；开关量单元设有遥信量输入模块及遥控量输出模块；

遥信量输入模块通过光隔元器件将输入的直流220v/110v电压信号转换为+3.3v电压信号输入至主控单元中的fpga芯片；遥控量输出模块通过继电器，使用测控装置板fpga芯片输出的+3.3v电压信号控制外部220v电压信号。

优选地，通信单元设有多个通信板，通信fpga芯片，传输电路；

通信单元通过传输电路发送及接收信号；

通信板设有21路输入信号及21路输出信号，信号经过通信fpga芯片处理，处理后的数据通过底板总线传输至主控单元。

优选地，传输电路包括：第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4，第五电阻r5，第一二极管d1，数据传输装置d2，第一电容c1，传输芯片u1，运放器u2，第一三极管q1；

第一二极管第一端，第一电容c1第一端，第一电阻r1第一端分别连接+5v电源，第一二极管第二端，第一电容c1第二端分别接地，第一电阻r1第二端与传输芯片u1in端连接，传输芯片u1out端连接第二电阻r2第一端，传输芯片u1gnd端接地，第二电阻r2第二端接运放u2的正极输入端，运放u2的负极输入端通过第三电阻r3接输出端，运放u2输出端还接第四电阻r4第一端，第四电阻r4第二端接第一三极管q1基极，第一三极管q1发射极接+5v电源，第一三极管q1集电极通过第五电阻r5，数据传输装置d2接地；

传输电路用于稳定发送信号的输出功率，发送信号经过第一二极管d1和第一电容c1滤波后，进入运放器u2，运放器u2将发送信号转换成电压信号；当发送信号的输出功率降低时，运放器u2输出端的电压增大，第一三极管q1基极电流增大，第一三极管q1集电极电流增大，使得数据传输装置d2的电流增大，使数据传输装置d2输出功率保持不变，保证通信传输。

优选地，电源装置为控制器供电，电源装置可由工频交直流110v/220v供电；电源装置为控制器中所有单元供电，使用的供电电压为由工频交直流110v/220v电压转换为﹢24v、±12v、﹢5v直流电压。

优选地，互感器单元包括：电流互感器及电压互感器；电流互感器及电压互感器将采集到的系统电流与电压数值通过预设比例值处理，将处理后的电流与电压值通过底板传输至主控单元；电流互感器及电压互感器采集9路电压值、12路电流值。

优选地，遥信量输入模块包括：第十一二极管d11，第十二二极管d12，第十一电阻r11，第十二电阻r12，第十三电阻r13，第十一三极管q11，第十二三极管q12，光耦u3；

第十一二极管d11阳极与遥信量输入模块输入端连接，第十一二极管d11阴极分别与第十二二极管d12阳极，第十二电阻r12第一端，第十三电阻r13第一端连接；第十二二极管d12阴极通过第十一电阻r11接第十一三极管q11基极，第十一三极管q11发射极接地，第十一三极管q11集电极分别连接第十二三极管q12基极以及第十二电阻r12第二端，第十二三极管q12发射极接地，第十二三极管q12集电极连接光耦u3第二输入端，第十三电阻r13第二端连接光耦u3第一输入端，光耦u3第二输出端接地，光耦u3第一输出端接遥信量输入模块输出端。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

控制器采用光电信号转换进行传输监控及控制数据，并采用双dsp+fpga搭配控制的方式进行快速处理数据及输出三相所有链节的脉冲信号，具有高扩展性的控制系统，采用通信单元进行主电路与控制系统隔离。控制器具有高速运算、高速传输、全数字化控制及多路脉冲信号输出、多路电压/电流输入、上级开关器件控制等功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为链式静止无功补偿器的控制器的整体示意图；

图2为传输电路电路图；

图3为遥信量输入模块电路图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例提供一种链式静止无功补偿器的控制器，如图1所示，包括：开关量单元1、互感器单元2、主控单元3、底板4、通信单元5以及用于通过底板给控制器供电的电源装置6；开关量单元1、互感器单元2分别通过底板4与主控单元3连接；

互感器单元2用于采集系统的电流数值和电压数值，并将电流数值的模拟信号和电压数值的模拟信号转换为电流数值的数字信号和电压数值的数字信号通过底板总线传输至主控板；开关量单元1用于获取控制器的开关量信息，并将开关量信息通过底板总线传输至主控板；主控单元3用于实时获取无功补偿器的电流数值和电压数值，对获取的电流数值和电压数值进行无功容量、有功容量、无功电流、有功电流以及一至十三次谐波电流的计算，按照soe方式进行记录存储，同时主控单元产生链节控制命令信号，控制命令信号以pwm脉冲信号方式通过通信单元传输至各个链节。

soe记录即事件顺序记录，当电力设备发生遥信变位如开关变位时，电力保护设备或智能电力仪表会自动记录下变位时间、变位原因、开关跳闸时相应的遥测量值(如相应的三相电流、有功功率等)，形成soe记录，以便于事后分析。

本实施例中，主控单元3包括：第一dsp芯片、第二dsp芯片、fpga芯片；

第一dsp芯片通过地址、数据、控制总线与fpga芯片进行通信，第一dsp芯片还分别与485串行通信口、和can总线通信口相连，与时钟芯片，以太网口，eeprom，256k字ram，512k字节低功耗ram，fpga芯片中的双口ram相连；

fpga芯片用于与12路遥信输入信号、4路遥控输出信号连接，并通过3路485与触摸屏显示模块通讯；

通信总线与ad芯片采样相连，取通信总线中4通道输入信号，负责光纤扩展输出进行通信，ad芯片设有3路光纤输出和3路光纤输入信号，实时检测同步电压、svg电流、链节电压、链节温度、链节故障信息；

第二dsp芯片通过地址、数据、控制总线与256k字ram，ad芯片的32通道信号，fpga芯片中的双口ram进行数据通信；fpga芯片与通信单元相连，fpga芯片用于采集光纤扩展信号及光纤输出信号。

第一dsp芯片、第二dsp芯片、fpga芯片之间有数据传输，fpga芯片将链节直流电压、链节状态、光纤传输状态传到第一dsp芯片。fpga芯片与第二dsp芯片间通过spi串口通信，接收、均压系数、执行命令等、spi发送缓冲区需要的数据，接收测控第二dsp芯片发送的本调度调制波、各链节均压值。fpga芯片产生ad启动信号，同时分配给互感器单元，fpga芯片检测到任何一个ad芯片转换完成延时后，这里考虑到各片ad的转换耗时差异，向第二dsp芯片发送转换完成中断，第二dsp芯片进入中断算法程序。fpga芯片接收通信单元的数据包括链节直流电压、链节状态、光纤状态等，fpga芯片下发数据包括各链节调制波。

本实施例中，电源装置为控制器供电，电源装置可由工频交直流110v/220v供电；电源装置为控制器中所有单元供电，使用的供电电压为由工频交直流110v/220v电压转换为﹢24v、±12v、﹢5v直流电压。

本实施例中，互感器单元包括：电流互感器及电压互感器；电流互感器及电压互感器将采集到的系统电流与电压数值通过预设比例值处理，将处理后的电流与电压值通过底板传输至主控单元；电流互感器及电压互感器采集9路电压值、12路电流值。

本实施例中，通信单元设有多个通信板，通信fpga芯片，传输电路；

通信单元通过传输电路发送及接收信号；

通信板设有21路输入信号及21路输出信号，信号经过通信fpga芯片处理，处理后的数据通过底板总线传输至主控单元。

如图2所示，传输电路包括：第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4，第五电阻r5，第一二极管d1，数据传输装置d2，第一电容c1，传输芯片u1，运放器u2，第一三极管q1；

第一二极管第一端，第一电容c1第一端，第一电阻r1第一端分别连接+5v电源，第一二极管第二端，第一电容c1第二端分别接地，第一电阻r1第二端与传输芯片u1in端连接，传输芯片u1out端连接第二电阻r2第一端，传输芯片u1gnd端接地，第二电阻r2第二端接运放u2的正极输入端，运放u2的负极输入端通过第三电阻r3接输出端，运放u2输出端还接第四电阻r4第一端，第四电阻r4第二端接第一三极管q1基极，第一三极管q1发射极接+5v电源，第一三极管q1集电极通过第五电阻r5，数据传输装置d2接地；

传输电路用于稳定发送信号的输出功率，发送信号经过第一二极管d1和第一电容c1滤波后，进入运放器u2，运放器u2将发送信号转换成电压信号；当发送信号的输出功率降低时，运放器u2输出端的电压增大，第一三极管q1基极电流增大，第一三极管q1集电极电流增大，使得数据传输装置d2的电流增大，使数据传输装置d2输出功率保持不变，保证通信传输。

本实施例中，如图3所示，开关量单元用于遥信量输入及遥控量输出；开关量单元设有遥信量输入模块及遥控量输出模块；

遥信量输入模块通过光隔元器件将输入的直流220v/110v电压信号转换为+3.3v电压信号输入至主控单元中的fpga芯片；遥控量输出模块通过继电器，使用测控装置板fpga芯片输出的+3.3v电压信号控制外部220v电压信号。

遥信量输入模块包括：第十一二极管d11，第十二二极管d12，第十一电阻r11，第十二电阻r12，第十三电阻r13，第十一三极管q11，第十二三极管q12，光耦u3；

第十一二极管d11阳极与遥信量输入模块输入端连接，第十一二极管d11阴极分别与第十二二极管d12阳极，第十二电阻r12第一端，第十三电阻r13第一端连接；第十二二极管d12阴极通过第十一电阻r11接第十一三极管q11基极，第十一三极管q11发射极接地，第十一三极管q11集电极分别连接第十二三极管q12基极以及第十二电阻r12第二端，第十二三极管q12发射极接地，第十二三极管q12集电极连接光耦u3第二输入端，第十三电阻r13第二端连接光耦u3第一输入端，光耦u3第二输出端接地，光耦u3第一输出端接遥信量输入模块输出端。这样遥信量输入模块对遥信量输入信号进行放大、滤波处理，保证遥信量输入信号精确性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。