CN103560521A - 一种动态电压无功补偿器用控制器 - Google Patents

一种动态电压无功补偿器用控制器 Download PDF

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邓孟华
余涛
刘潇洋
周佳卿
陈建英
孙智一
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Abstract

本发明公开了一种动态电压无功补偿器用控制器，包括DSP芯片、信号调理电路、Flash存储器和缓冲驱动电路；所述信号调理电路的输入端外接电流采样电路和电压采样电路，所述信号调理电路的输出端连接所述DSP芯片的输入端；所述DSP芯片的PWM输出端连接所述缓冲驱动电路的输入端，所述缓冲驱动电路的输出端外接变流器，所述缓冲驱动电路上设有故障引脚。其技术效果是：：所述控制器的响应速度加快，并能通过缓冲驱动电路上的故障引脚，保护所述控制器和整个动态电压无功补偿器的安全运行。

Description

一种动态电压无功补偿器用控制器
技术领域
本发明涉及电网领域的一种动态电压无功补偿器用控制器。
背景技术
电网电压质量通常用稳定性、对称性及正弦性等指标衡量，随着现代电力电子设备等非线性负荷大量接入电网，使电网供电质量受到严重的响，其中各种电力电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源，导致了一系列不良影响：
(1)功率因数低，增加电网损耗，加大生产成本，降低生产率。
(2)产生的无功冲击引起电网电压降、电压波动及闪变，严重时导致传动装置及保护装置无法正常工作甚至停产。
(3)产生高次谐波电流，导致电网电压畸变，是电网的“隐性杀手”；
(4)导致电网三相不平衡，产生的负序电流使电机转子发生振动。
目前解决这一问题普遍使用的方法是在干扰负荷接入点同时接入动态电压无功补偿器，用以消除无功冲击，滤除高次谐波，平衡三相电压。动态电压无功补偿器中的控制器是关键，控制器的安全运行和快速响应决定了负载所能获取电能的质量，也决定了动态电压无功补偿装置和整个电网能否安全有效地运行。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种动态电压无功补偿器用控制器。其响应速度快，运行安全可靠。
实现上述目的的一种技术方案是：一种动态电压无功补偿器用控制器，包括DSP芯片、信号调理电路、Flash存储器和缓冲驱动电路；
所述信号调理电路的输入端外接电流采样电路和电压采样电路，所述信号调理电路的输出端连接所述DSP芯片的输入端；
所述DSP芯片的PWM输出端连接所述缓冲驱动电路的输入端，所述缓冲驱动电路的输出端外接变流器，所述缓冲驱动电路上设有故障引脚。
进一步的，其还包括锁相环电路，所述的锁相环电路的输入端外接所述电压采样电路，所述的锁相环电路的输出端连接所述DSP芯片上的时钟电路。
再进一步的，所述锁相环电路和所述电压采样电路之间设有整形电路，所述整形电路的输入端外接所述的电压采样电路，输出端连接所述锁相环电路的输入端。
进一步的，所述DSP芯片上设有六个与所述缓冲驱动电路连接的PWM输出端。
再进一步的，所述的PWM输出端为HRPWM输出端。
进一步的，所述的DSP芯片为位浮点DSP芯片。
进一步的，所述DSP芯片上设有人机交互接口，所述人机交互接口连接人机交互模块。
进一步的，所述DSP芯片上设有若干通信接口。
再进一步的，所述通信接口为CAN通信接口或者RS通信接口。
进一步的，所述Flash存储器与所述DSP芯片之间通过DMA通道进行通信。
采用了本发明的一种动态电压无功补偿器用控制器的技术方案，即包括DSP芯片、信号调理电路、Flash存储器和缓冲驱动电路，所述信号调理电路的输出端连接所述DSP芯片的输入端，所述缓冲驱动电路的输入端连接所述DSP芯片的PWM输出端，所述缓冲驱动电路上设有故障引脚的技术方案。其技术效果是：所述控制器的响应速度加快，并能通过缓冲驱动电路上的故障引脚，保护所述控制器和整个动态电压无功补偿器的安全运行。
附图说明
图1为本发明的一种动态电压无功补偿器用控制器的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
本实施例中，本发明的一种动态电压无功补偿器用控制器包括DSP芯片1，信号调理电路2、Flash存储器3和缓冲驱动电路4，以及整形电路6和锁相环电路5。
请参阅图1，信号调理电路2的输入端外接电流采样电路和电压采样电路，信号调理电路2的输出端连接所述DSP芯片1的输入端。信号调理电路2的作用在于：接受所述电流采样电路采集的三相电流信号，以及所述电压采样电路采集的三相电压信号，并对所述的三相电流信号和所述三相电压信号进行模数转换，形成三相电压脉冲信号和三相电流脉冲信号，并将所述三相电压脉冲信号和所述三相电流脉冲信号传递给DSP芯片1。
DSP芯片1通过DMA通道与Flash存储器3进行通信。DSP芯片1在接收由信号调理电路2传递过来的所述三相电压脉冲信号和所述三相电流脉冲信号后，根据其从Flash存储器3上读取的信息，从DSP芯片1的PWN输出端输出相应的PWM脉冲信号给缓冲驱动电路4。
本实施例中，DSP芯片1采用德州仪器公司推出的TMS320F28335型DSP芯片，它是一款TMS320C28X系列浮点DSP芯片。与以往的定点DSP芯片相比，该DSP芯片1的精度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度高，数据以及程序存储量大，A/D转换更精确快速等。
该DSP芯片1具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA(Direct Memory Access，直接内存存取)通道，支持ADC（Analog-to-Digital Converte，模数变换器）、McBSP（MultichannelBuffered Serial Port，多通道缓冲串行口)和EMIF（External MemoryInterface外部存储器接口），有多达18路的PWM输出端，其中有6路为德州仪器特有的更高精度的PWM输出端(HRPWM)，12位16通道ADC。得益于其浮点运算单元，用户可快速编写控制算法而无需在处理小数操作上耗费过多的时间和精力，从而简化软件开发，缩短开发周期，降低开发成本。
DSP芯片1正是通过该六路HRPWM输出端向缓冲驱动电路4输出PWM脉冲信号的。DSP芯片1输出的PWM脉冲信号经过缓冲驱动电路4的放大后，形成用于驱动动态电压无功补偿器中变流器的IGBT脉冲信号，使动态电压无功补偿器能够完成谐波治理及补偿无功功率的功能。
同时缓冲驱动电路4上设有故障引脚，当所述故障引脚探测到动态电压无功补偿器中的变流器存在过流、过载或短路时，向DSP芯片1发出一个低电平的保护信号，则DSP芯片1则在接收了保护信号后，向缓冲驱动电路4发出封锁信号，缓冲驱动电路4和动态电压无功补偿器中的变流器停止工作。因此，缓冲驱动电路4同时也起到了继电保护的作用。因此，本发明的一种动态电压无功补偿器用控制器可以对动态电压无功补偿器的运行异常快速响应，保护整个动态电压无功补偿器和整个电网的安全运行。
本实施例中，整形电路6的输入端外接所述电压采集电路，锁相环电路5的输入端连接整形电路6的输出端，输出端连接DSP芯片1上的时钟。整形电路6通过所述电压采集电路的采集三相电压信号，并滤去所述三相电压信号中的零序分量和负序分量，然后传送给锁相环电路5，并由锁相环电路5将所述三相电压信号转换成为过零信号和倍频信号，传递给DSP芯片1的时钟。DSP芯片1根据所述过零信号和所述倍频信号，从信号调理电路2上获取所述三相电压脉冲信号和所述三相电流脉冲信号，这样DSP芯片1能够获取准确且稳定的，并与电网同步的，并经过模数转换的三相电压脉冲信号和三相电流信号，使DSP芯片1能够获得准确的三相脉冲电压信号和三相电流脉冲信号的0角度位置。当然单独设置锁相环电路5也是可以的。
同时，DSP芯片1上还设有人机交互接口，人机交互接口连接人机交互模块7，人机交互模块7可以是控制面板或者上位机。DSP芯片1能够通过人机交互模块7接收电流及无功的给定，并产生出给定的电流及无功功率，并显示动态电压无功补偿器的工作状态，工作状态包括电流跟踪提供规定的超前或滞后无功电流、控制直流侧电容电压稳定在额定电压值等。
此外，DSP芯片1上还设有通信接口，如CAN通信接口11、RS232通信接口12等，以实现各个动态电压无功补偿器的DSP芯片1之间的通信。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种动态电压无功补偿器用控制器，包括DSP芯片（1）、信号调理电路（2）、Flash存储器（3）和缓冲驱动电路（4），其特征在于：
所述信号调理电路（2）的输入端外接电流采样电路和电压采样电路，所述信号调理电路（2）的输出端连接所述DSP芯片（1）的输入端；
所述DSP芯片（1）的PWM输出端连接所述缓冲驱动电路（4）的输入端，所述缓冲驱动电路（4）的输出端外接变流器，所述缓冲驱动电路上设有故障引脚。
2.根据权利要求1所述的一种动态电压无功补偿器用控制器，其特征在于：其还包括锁相环电路（5），所述的锁相环电路（5）的输入端外接所述电压采样电路，所述的锁相环电路（5）的输出端连接所述DSP芯片（1）上的时钟电路。
3.根据权利要求2所述的一种动态电压无功补偿器用控制器，其特征在于：所述锁相环电路（5）和所述电压采样电路之间设有整形电路（6），所述整形电路（6）的输入端外接所述的电压采样电路，输出端连接所述锁相环电路（5）的输入端。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种动态电压无功补偿器用控制器，其特征在于：所述DSP芯片（1）上设有至少六个与所述缓冲驱动电路（4）连接的PWM输出端。
5.根据权利要求4所述的一种动态电压无功补偿器用控制器，其特征在于：所述的PWM输出端为HRPWM输出端。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种动态电压无功补偿器用控制器，其特征在于：所述的DSP芯片（1）为32位浮点DSP芯片。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种动态电压无功补偿器用控制器，其特征在于：所述DSP芯片（1）上设有人机交互接口，所述人机交互接口连接人机交互模块（7）。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种动态电压无功补偿器用控制器，其特征在于：所述DSP芯片（1）上设有若干通信接口。
9.根据权利要求8所述的一种动态电压无功补偿器用控制器，其特征在于：所述通信接口为CAN通信接口（11）或者RS232通信接口（12）。
10.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种动态电压无功补偿器用控制器，其特征在于：所述Flash存储器（3）与所述DSP芯片（1）之间通过DMA通道进行通信。
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