CN105094019A - 高压电力电子器件控制装置及其控制方法 - Google Patents

高压电力电子器件控制装置及其控制方法 Download PDF

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熊俊
杜钢
李光茂
董广奇
王剑韬
刘建成
罗祖为
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Abstract

本发明提供一种高压电力电子器件控制装置及其控制方法，装置包括上位机、FPGA控制模块以及驱动电路，上位机输出信号至FPGA控制模块，FPGA控制模块根据信号生成控制信号，输出控制信号至驱动电路，驱动电路根据控制信号生成驱动信号，输出驱动信号至待控制高压电力电子器件，以控制待控制高压电力电子器件导通与关断，FPGA控制模块监测待控制高压电力电子器件运行工况，并将监测生成的数据反馈至上位机。整个装置采用FPGA进行控制，具备强大的数据处理能力，并将待控制高压电力电子器件运行工况反馈至上位机，采用反馈调节，实现对高压电子电力器件进行合理有效控制。

Description

高压电力电子器件控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及阻尼振荡波检测技术领域，特别是涉及高压电力电子器件控制装置及其控制方法。
背景技术
随着国民经济的高速持续发展，电力建设不断升级，电力电缆的敷设回路长度稳步增长，电压等级逐渐提升，交联聚乙烯绝缘(XLPE)电缆得到了越来越广泛的应用。
阻尼振荡波检测技术能够对电缆线路全长范围内的本体和附件进行耐压试验、局放量检测、局放源定位、介质损耗测量和缺陷诊断，并且其测试***电源与交流电源等效性较好，具有作用时间短、操作方便、易于携带等优势，是目前国内外关注和研究较多的新型非破坏性技术手段。
阻尼振荡波检测技术的核心基础部分是能够承受高电压的高压电子电力器件，近年来随着科技的不断发展，高压电子电力器件开断容量有很大提升，但是目前尚无高压电力电子器件控制装置对高压电子电力器件进行合理有效控制，高压电子电力器件开断容量无法在阻尼振荡波检测技术中得到充分利用。
发明内容
基于此，有必要针对目前尚无高压电力电子器件控制装置对高压电子电力器件进行合理有效控制，影响高压电力电子器件在阻尼振荡波检测技术应用价值的问题，提供一种高压电力电子器件控制装置及其控制方法，实现对高压电子电力器件进行合理有效控制。
一种高压电力电子器件控制装置，包括上位机、FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程逻辑门阵列)控制模块以及驱动电路；
所述上位机与所述FPGA控制模块连接，所述FPGA控制模块与所述驱动电路连接，所述FPGA控制模块与待控制高压电力电子器件连接，所述驱动电路与待控制高压电力电子器件连接；
所述上位机输出信号至所述FPGA控制模块，所述FPGA控制模块根据所述信号生成控制信号，输出所述控制信号至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述控制信号生成驱动信号，输出所述驱动信号至待控制高压电力电子器件，以控制待控制高压电力电子器件导通与关断，所述FPGA控制模块监测待控制高压电力电子器件运行工况，并将监测生成的数据反馈至所述上位机。
一种高压电力电子器件控制装置的控制方法，所述高压电力电子器件控制装置包括FPGA控制模块；
所述高压电力电子器件控制装置的控制方法包括步骤：
接收上位机输出信号；
根据所述信号生成控制信号，输出所述控制信号至驱动电路，以驱动所述驱动电路；
生成驱动信号，发送至待控制高压电力电子器件，以控制待控制高压电力电子器件导通与关断；
监测所述待控制高压电力电子器件运行工况，并将监测生成的数据反馈至上位机。
本发明高压电力电子器件控制装置及其控制方法，装置包括上位机、FPGA控制模块以及驱动电路，上位机输出信号至FPGA控制模块，FPGA控制模块根据信号生成控制信号，输出控制信号至驱动电路，驱动电路根据控制信号生成驱动信号，输出驱动信号至待控制高压电力电子器件，以控制待控制高压电力电子器件导通与关断，FPGA控制模块监测待控制高压电力电子器件运行工况，并将监测生成的数据反馈至上位机。整个装置采用FPGA进行控制，具备强大的数据处理能力，并将待控制高压电力电子器件运行工况反馈至上位机，采用反馈调节，实现对高压电子电力器件进行合理有效控制。
附图说明
图1为本发明高压电力电子器件控制装置第一个实施例的结构示意图；
图2为本发明高压电力电子器件控制装置第二个实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种高压电力电子器件控制装置，包括上位机100、FPGA控制模块200以及驱动电路300；
上位机100与FPGA控制模块200连接，FPGA控制模块200与驱动电路300连接，FPGA控制模块200与待控制高压电力电子器件A连接，驱动电路300与待控制高压电力电子器件A连接；
上位机100输出信号至FPGA控制模块200，FPGA控制模块200根据信号生成控制信号，输出控制信号至驱动电路300，驱动电路300根据控制信号生成驱动信号，输出驱动信号至待控制高压电力电子器件A，以控制待控制高压电力电子器件A导通与关断，FPGA控制模块200监测待控制高压电力电子器件A运行工况，并将监测生成的数据反馈至上位机100。
上位机100是指可以直接发出操控命令的计算机，上位机100可以生成并输出脉冲信号至FPGA控制模块200。FPGA具有强大的数据处理能力和可编程能力，FPGA控制模块200作为整个高压电力电子器件控制装置控制器件，强大的处理能力，能够高效、准确处理相关数据，以控制其它器件。驱动电路300用于根据FPGA控制模块200输出的控制信号生成驱动信号，输出驱动信号至待控制高压电力电子器件A，以控制待控制高压电力电子器件A导通与关断，FPGA控制模块200输出的控制信号可以为PWM信号。在待控制高压电力电子器件A运行过程中，FPGA控制模块200监测待控制高压电力电子器件A运行工况，具体而言，可以监测待控制高压电力电子器件A中电流和电压，并将监测到的数据发送上位机100，上位机100可以根据内置预设程序调节输出至FPGA控制模块200的信号，实现反馈调节，同时，上位机100还可以增设显示装置，显示待控制高压电力电子器件A运行工况数据。
本发明高压电力电子器件控制装置包括上位机100、FPGA控制模块200以及驱动电路300，上位机100输出信号至FPGA控制模块200，FPGA控制模块200根据信号生成控制信号，输出控制信号至驱动电路300，驱动电路300根据控制信号生成驱动信号，输出驱动信号至待控制高压电力电子器件A，以控制待控制高压电力电子器件A导通与关断，FPGA控制模块200监测待控制高压电力电子器件A运行工况，并将监测生成的数据反馈至上位机100。整个装置采用FPGA进行控制，具备强大的数据处理能力，并将待控制高压电力电子器件A运行工况反馈至上位机100，采用反馈调节，实现对高压电子电力器件进行合理有效控制。
在其中一个实施例中，所述高压电力电子器件控制装置还包括RS232串口，上位机100与FPGA控制模块200通过RS232串口连接。
RS232串口是一种广泛使用的串行传输接口，其能够确保数据安全、高效传输。
在其中一个实施例中，FPGA控制模块200包括电压检测电路和电流检测电路，电压检测电路与待控制高压电力电子器件A连接，电流检测电路与待控制高压电力电子器件A连接；
电压检测电路用于检测待控制高压电力电子器件A的电压，电流检测电路用于检测待控制高压电力电子器件A的电流。
在其中一个实施例中，电压检测电路包括依次连接的采样电阻、霍尔传感器以及运算放大器，采样电阻与待控制高压电力电子器件A连接。
电压检测电路检测待控制高压电力电子器件A的电压，电流检测电路检测待控制高压电力电子器件A的电流，根据这些检测到的数据FPGA控制模块200可以准确监测待控制高压电力电子器件A运行工况。
如图2所示，在其中一个实施例中，所述高压电力电子器件控制装置还包括均压模块400，均压模块400分别与FPGA控制模块200以及待控制高压电力电子器件A连接；
均压模块400用于接收FPGA控制模块200控制指令，调节待控制高压电力电子器件A的电压，以使待控制高压电力电子器件A静态均压和动态均压。
如图2所示，在其中一个实施例中，所述高压电力电子器件控制装置还包括过压保护模块500，过压保护模块500分别与FPGA控制模块200以及待控制高压电力电子器件A连接。
过压保护模块500提供过电压和过电流的保护，确保整个高压电力电子器件控制装置安全运行。
在中一个实施例中，过压保护模块500内置有STC12C5202AD型号的20管脚单片机。
在其中一个实施例中，所述高压电力电子器件控制装置还包括GPIO(GeneralPurposeInputOutput，通用输入/输出)总线，FPGA控制模块200通过GPIO总线分别与驱动电路300以及待控制高压电力电子器件A连接。
GPIO总线用于输出控制信号和接受反馈信号，GPIO总线具有低功耗、低成本、数据传输可靠性高等优点。
在其中一个实施例中，FPGA控制模块200内置有采用DATA总线的FPGA芯片。
另外，本发明还提供一种上述高压电力电子器件控制装置的控制方法，该高压电力电子器件控制装置包括FPGA控制模块；
方法包括步骤：
接收上位机输出信号；
根据所述信号生成控制信号，输出所述控制信号至驱动电路，以驱动所述驱动电路；
生成驱动信号，发送至待控制高压电力电子器件，以控制待控制高压电力电子器件导通与关断；
监测所述待控制高压电力电子器件运行工况，并将监测生成的数据反馈至上位机。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高压电力电子器件控制装置，其特征在于，包括上位机、FPGA控制模块以及驱动电路；
所述上位机与所述FPGA控制模块连接，所述FPGA控制模块与所述驱动电路连接，所述FPGA控制模块与待控制高压电力电子器件连接，所述驱动电路与所述待控制高压电力电子器件连接；
所述上位机输出信号至所述FPGA控制模块，所述FPGA控制模块根据所述信号生成控制信号，输出所述控制信号至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述控制信号生成驱动信号，输出所述驱动信号至所述待控制高压电力电子器件，以控制所述待控制高压电力电子器件导通与关断，所述FPGA控制模块监测所述待控制高压电力电子器件运行工况，并将监测生成的数据反馈至所述上位机。
2.根据权利要求1所述的高压电力电子器件控制装置，其特征在于，还包括RS232串口，所述上位机与所述FPGA控制模块通过所述RS232串口连接。
3.根据权利要求1或2所述的高压电力电子器件控制装置，其特征在于，所述FPGA控制模块包括电压检测电路和电流检测电路，所述电压检测电路与所述待控制高压电力电子器件连接，所述电流检测电路与待控制高压电力电子器件连接；
所述电压检测电路用于检测待控制高压电力电子器件的电压，所述电流检测电路用于检测待控制高压电力电子器件的电流。
4.根据权利要求3所述的高压电力电子器件控制装置，其特征在于，所述电压检测电路包括依次连接的采样电阻、霍尔传感器以及运算放大器，所述采样电阻与所述待控制高压电力电子器件连接。
5.根据权利要求1或2所述的高压电力电子器件控制装置，其特征在于，还包括均压模块，所述均压模块分别与所述FPGA控制模块以及所述待控制高压电力电子器件连接；
所述均压模块用于接收所述FPGA控制模块控制指令，调节所述待控制高压电力电子器件的电压，以使所述待控制高压电力电子器件静态均压和动态均压。
6.根据权利要求1或2所述的高压电力电子器件控制装置，其特征在于，还包括过压保护模块，所述过压保护模块分别与所述FPGA控制模块以及待控制高压电力电子器件连接。
7.根据权利要求6所述的高压电力电子器件控制装置，其特征在于，所述过压保护模块内置有STC12C5202AD型号的20管脚单片机。
8.根据权利要求1或2所述的高压电力电子器件控制装置，其特征在于，还包括GPIO总线，所述FPGA控制模块通过GPIO总线分别与所述驱动电路以及所述待控制高压电力电子器件连接。
9.根据权利要求1或2所述的高压电力电子器件控制装置，其特征在于，所述FPGA控制模块内置有采用DATA总线的FPGA芯片。
10.一种高压电力电子器件控制装置的控制方法，其特征在于，所述高压电力电子器件控制装置包括FPGA控制模块；
所述高压电力电子器件控制装置的控制方法包括步骤：
接收上位机输出信号；
根据所述信号生成控制信号，输出所述控制信号至驱动电路，以驱动所述驱动电路；
生成驱动信号，发送至待控制高压电力电子器件，以控制待控制高压电力电子器件导通与关断；
监测所述待控制高压电力电子器件运行工况，并将监测生成的数据反馈至上位机。
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