基于光纤通讯的低压静止式动态无功补偿装置的制作方法

本实用新型属于电力电子技术领域，特别是涉及一种基于光纤通讯的低压静止式动态无功补偿装置。

背景技术：

随着静止式动态无功补偿装置在配电网中得到广泛应用，对提高电网功率因数、降低线损、改善电能质量起到了重要作用。静止式动态无功补偿装置虽然响应速度快，可连续、平滑补偿功率，但是现有技术的静止无功发生器功率模块与控制器之间通讯多采用排线，易受外界干扰，造成装置不能正常工作。加之现有技术中通讯多采用RS485总线命令式通信方式，经常会出现功率模块的一些重要的状态信息得不到及时可靠的回传到控制器，从而影响到控制器的实时控制效果。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于光纤通讯的低压静止式动态无功补偿装置，解决静止无功发生器功率模块与控制器之间通讯易受外界干扰，功率模块的状态信息不能及时可靠的回传造成装置不能正常工作、控制效果差的问题。

本实用新型的技术方案是：一种基于光纤通讯的低压静止式动态无功补偿装置，包括控制器和多个功率模块，所述控制器和多个功率模块之间分别通过通讯光纤连接，其特征在于，所述每个功率模块的通讯光纤至少包括一条控制光纤通道和一条反馈光纤通道，所述的控制光纤通道包括依次连接的控制信号放大电路、控制信号发送电路、控制光纤、控制信号接收电路和控制信号调理电路，所述反馈光纤通道包括依次连接的反馈信号放大电路、反馈信号发送电路、反馈光纤、反馈信号接收电路和反馈信号调理电路，所述控制器设有控制信号输出接口和反馈信号输入接口，所述功率模块设有控制信号输入接口和反馈信号输出接口，所述控制光纤通道连接所述控制器的控制信号输出接口和功率模块的控制信号输入接口，所述反馈光纤通道连接所述功率模块的反馈信号输出接口和控制器的反馈信号输入接口。

进一步地，所述每个功率模块的通讯光纤采用4条光纤链路和控制器之间采用异步串行通讯，使用一收一发两条光纤链路分别用于控制光纤通道和反馈光纤通道，其余两条光纤链路备用。

所述的功率模块的反馈信号输出接口通过反馈光纤通道将负载侧装置参数及功率模块状态工况信号传输至控制器的反馈信号输入接口。

本实用新型与现有技术比较，具有如下优点:

1、解决了静止无功发生器功率模块与控制器之间通讯多采用排线，易受外界干扰，造成装置不能正常工作的问题，采用光纤通讯具有不怕外界强电磁场干扰、信道间无串扰、传输损耗低等优点。

2、通过建立反馈光纤通道，确保了功率模块的状态信息及时可靠的回传，装置无功补偿的效果显著改善。

3、通过设置信号放大电路和信号调理电路，对传输信号进行放大、滤波、补偿和A/D转换处理后通过光纤通讯，从而使控制器和功率模块稳定地工作。

附图说明

图1为本实用新型无功补偿装置的通讯原理框图。

图2为本实用新型无功补偿装置控制光纤通道的结构原理框图。

图3为本实用新型无功补偿装置反馈光纤通道的结构原理框图。

图4为本实用新型无功补偿装置信号发送和接收电路的实施例。

图5为本实用新型无功补偿装置信号放大、调理电路的实施例。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图1、图2、图3：本实用新型的基于光纤通讯的低压静止式动态无功补偿装置，包括控制器和多个功率模块，所述控制器和多个功率模块之间分别通过通讯光纤连接，其特征在于，所述每个功率模块的通讯光纤至少包括一条控制光纤通道和一条反馈光纤通道，所述的控制光纤通道包括依次连接的控制信号放大电路、控制信号发送电路、控制光纤、控制信号接收电路和控制信号调理电路，所述反馈光纤通道包括依次连接的反馈信号放大电路、反馈信号发送电路、反馈光纤、反馈信号接收电路和反馈信号调理电路，所述控制器设有控制信号输出接口和反馈信号输入接口，所述功率模块设有控制信号输入接口和反馈信号输出接口，所述控制光纤通道连接所述控制器的控制信号输出接口和功率模块的控制信号输入接口，所述反馈光纤通道连接所述功率模块的反馈信号输出接口和控制器的反馈信号输入接口。

本实用新型的功率模块与控制器之间采用光纤通信方式，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。

本实用新型的控制器设置了控制信号输出接口和反馈信号输入接口，控制器通过控制信号输出接口电路输出控制信号，经控制信号放大电路对控制信号进行放大、滤波、补偿后利用控制信号发送电路接入控制光纤通道，通过光纤通讯，功率模块接收控制信号完成对IGBT的控制。

相应的，功率模块设置了控制信号输入接口和反馈信号输出接口，功率模块通过AD采样获得装置电压等参数及功率模块直流电压、状态工况等信号，汇总后通过反馈信号输出接口经反馈信号发送电路进行调理后，利用反馈信号发送电路接入反馈光纤通道，通过光纤通讯，功率模块反馈信号传输至控制器的反馈信号输入接口。

作为实施例之一，每个光纤接口板可以和6个功率模块通讯，每个功率模块的通讯光纤采用4条光纤链路和控制器之间采用异步串行通讯，使用一收一发两条光纤链路分别用于控制光纤通道和反馈光纤通道，其余两条光纤链路备用。

参照图4：作为实施例，本实用新型的控制信号发送电路、接收电路和反馈信号发送电路、接收电路使用光纤收发器电路。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。作为实施例可采用Agilent的HFBRx528。其中，1528为发送器，2528为接收器。HFBRx528工作波长为650nm(红色可见光)，数据传输速率可达10MBd，推荐工作电流60mA。

以图中发送器HFBR1528为例，+5V电源通过并联的电容C17和C18接地，+5V端47欧姆电阻R4分别与三极管MMBT3906的发射极和HFBR1528的管脚A连接，当基极M1T1端为低电平时，三极管内部导通，管压降典型值为2.1V，工作电流：

符合要求。当M1T1端为高电平时，发送器内部三极管截止。

收发电路中的一个备用电路设置成收发通用，通过改变芯片以及很少外围电路即可改变功能。

参照图5：作为实施例之一，本实用新型的控制信号放大电路、调理电路以及反馈信号发送电路、调理电路信号在控制器和功率模块接口处用74LCX245做信号处理。74LCX245为双向三态门，T/R端接+3.3V电源，用于控制传输方向；VCC端接+3.3V电源，与地间接有电容C50。

本实用新型解决了静止无功发生器功率模块与控制器之间通讯多采用排线，易受外界干扰，造成装置不能正常工作的问题，采用光纤通讯具有不怕外界强电磁场干扰、信道间无串扰、传输损耗低等优点；通过建立反馈光纤通道，确保了功率模块的状态信息及时可靠的回传，提高了装置无功补偿效果。