本發(fā)明涉及無功補(bǔ)償器領(lǐng)域，尤其涉及一種鏈?zhǔn)届o止無功補(bǔ)償器的控制器。

背景技術(shù)：

鏈?zhǔn)綋Q流器也稱h橋串聯(lián)換流器，該換流器將多個兩電平h橋電路串聯(lián)起來，達(dá)到電壓疊加的目的。本鏈?zhǔn)届o止無功補(bǔ)償器控制裝置可同時作為35kv/10kv/6kv/3.3kv無功補(bǔ)償設(shè)備的通用平臺控制器。因單個功率開關(guān)器件的耐壓限制，每相鏈接由多個兩電平的逆變器模塊組成，控制器輸出并同時監(jiān)控三相所有鏈節(jié)的狀態(tài)信息，因輸出高電壓，對換流器的保護(hù)設(shè)計(jì)相應(yīng)的有較高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種鏈?zhǔn)届o止無功補(bǔ)償器的控制器，包括：開關(guān)量單元、互感器單元、主控單元、底板、通信單元以及用于通過底板給控制器供電的電源裝置；

開關(guān)量單元、互感器單元分別通過底板與主控單元連接；

互感器單元用于采集系統(tǒng)的電流數(shù)值和電壓數(shù)值，并將電流數(shù)值的模擬信號和電壓數(shù)值的模擬信號轉(zhuǎn)換為電流數(shù)值的數(shù)字信號和電壓數(shù)值的數(shù)字信號通過底板總線傳輸至主控板；

開關(guān)量單元用于獲取控制器的開關(guān)量信息，并將開關(guān)量信息通過底板總線傳輸至主控板；

主控單元用于實(shí)時獲取無功補(bǔ)償器的電流數(shù)值和電壓數(shù)值，對獲取的電流數(shù)值和電壓數(shù)值進(jìn)行無功容量、有功容量、無功電流、有功電流以及一至十三次諧波電流的計(jì)算，按照soe方式進(jìn)行記錄存儲，同時主控單元產(chǎn)生鏈節(jié)控制命令信號，控制命令信號以pwm脈沖信號方式通過通信單元傳輸至各個鏈節(jié)。

優(yōu)選地，主控單元包括：第一dsp芯片、第二dsp芯片、fpga芯片；

第一dsp芯片通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與fpga芯片進(jìn)行通信，第一dsp芯片還分別與485串行通信口、和can總線通信口相連，與時鐘芯片，以太網(wǎng)口，eeprom，256k字ram，512k字節(jié)低功耗ram，fpga芯片中的雙口ram相連；

fpga芯片用于與12路遙信輸入信號、4路遙控輸出信號連接，并通過3路485與觸摸屏顯示模塊通訊；

通信總線與ad芯片采樣相連，取通信總線中4通道輸入信號，負(fù)責(zé)光纖擴(kuò)展輸出進(jìn)行通信，ad芯片設(shè)有3路光纖輸出和3路光纖輸入信號，實(shí)時檢測同步電壓、svg電流、鏈節(jié)電壓、鏈節(jié)溫度、鏈節(jié)故障信息；

第二dsp芯片通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與256k字ram，ad芯片的32通道信號，fpga芯片中的雙口ram進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；fpga芯片與通信單元相連，fpga芯片用于采集光纖擴(kuò)展信號及光纖輸出信號。

優(yōu)選地，開關(guān)量單元用于遙信量輸入及遙控量輸出；開關(guān)量單元設(shè)有遙信量輸入模塊及遙控量輸出模塊；

遙信量輸入模塊通過光隔元器件將輸入的直流220v/110v電壓信號轉(zhuǎn)換為+3.3v電壓信號輸入至主控單元中的fpga芯片；遙控量輸出模塊通過繼電器，使用測控裝置板fpga芯片輸出的+3.3v電壓信號控制外部220v電壓信號。

優(yōu)選地，通信單元設(shè)有多個通信板，通信fpga芯片，傳輸電路；

通信單元通過傳輸電路發(fā)送及接收信號；

通信板設(shè)有21路輸入信號及21路輸出信號，信號經(jīng)過通信fpga芯片處理，處理后的數(shù)據(jù)通過底板總線傳輸至主控單元。

優(yōu)選地，傳輸電路包括：第一電阻r1，第二電阻r2，第三電阻r3，第四電阻r4，第五電阻r5，第一二極管d1，數(shù)據(jù)傳輸裝置d2，第一電容c1，傳輸芯片u1，運(yùn)放器u2，第一三極管q1；

第一二極管第一端，第一電容c1第一端，第一電阻r1第一端分別連接+5v電源，第一二極管第二端，第一電容c1第二端分別接地，第一電阻r1第二端與傳輸芯片u1in端連接，傳輸芯片u1out端連接第二電阻r2第一端，傳輸芯片u1gnd端接地，第二電阻r2第二端接運(yùn)放u2的正極輸入端，運(yùn)放u2的負(fù)極輸入端通過第三電阻r3接輸出端，運(yùn)放u2輸出端還接第四電阻r4第一端，第四電阻r4第二端接第一三極管q1基極，第一三極管q1發(fā)射極接+5v電源，第一三極管q1集電極通過第五電阻r5，數(shù)據(jù)傳輸裝置d2接地；

傳輸電路用于穩(wěn)定發(fā)送信號的輸出功率，發(fā)送信號經(jīng)過第一二極管d1和第一電容c1濾波后，進(jìn)入運(yùn)放器u2，運(yùn)放器u2將發(fā)送信號轉(zhuǎn)換成電壓信號；當(dāng)發(fā)送信號的輸出功率降低時，運(yùn)放器u2輸出端的電壓增大，第一三極管q1基極電流增大，第一三極管q1集電極電流增大，使得數(shù)據(jù)傳輸裝置d2的電流增大，使數(shù)據(jù)傳輸裝置d2輸出功率保持不變，保證通信傳輸。

優(yōu)選地，電源裝置為控制器供電，電源裝置可由工頻交直流110v/220v供電；電源裝置為控制器中所有單元供電，使用的供電電壓為由工頻交直流110v/220v電壓轉(zhuǎn)換為﹢24v、±12v、﹢5v直流電壓。

優(yōu)選地，互感器單元包括：電流互感器及電壓互感器；電流互感器及電壓互感器將采集到的系統(tǒng)電流與電壓數(shù)值通過預(yù)設(shè)比例值處理，將處理后的電流與電壓值通過底板傳輸至主控單元；電流互感器及電壓互感器采集9路電壓值、12路電流值。

優(yōu)選地，遙信量輸入模塊包括：第十一二極管d11，第十二二極管d12，第十一電阻r11，第十二電阻r12，第十三電阻r13，第十一三極管q11，第十二三極管q12，光耦u3；

第十一二極管d11陽極與遙信量輸入模塊輸入端連接，第十一二極管d11陰極分別與第十二二極管d12陽極，第十二電阻r12第一端，第十三電阻r13第一端連接；第十二二極管d12陰極通過第十一電阻r11接第十一三極管q11基極，第十一三極管q11發(fā)射極接地，第十一三極管q11集電極分別連接第十二三極管q12基極以及第十二電阻r12第二端，第十二三極管q12發(fā)射極接地，第十二三極管q12集電極連接光耦u3第二輸入端，第十三電阻r13第二端連接光耦u3第一輸入端，光耦u3第二輸出端接地，光耦u3第一輸出端接遙信量輸入模塊輸出端。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

控制器采用光電信號轉(zhuǎn)換進(jìn)行傳輸監(jiān)控及控制數(shù)據(jù)，并采用雙dsp+fpga搭配控制的方式進(jìn)行快速處理數(shù)據(jù)及輸出三相所有鏈節(jié)的脈沖信號，具有高擴(kuò)展性的控制系統(tǒng)，采用通信單元進(jìn)行主電路與控制系統(tǒng)隔離。控制器具有高速運(yùn)算、高速傳輸、全數(shù)字化控制及多路脈沖信號輸出、多路電壓/電流輸入、上級開關(guān)器件控制等功能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為鏈?zhǔn)届o止無功補(bǔ)償器的控制器的整體示意圖；

圖2為傳輸電路電路圖；

圖3為遙信量輸入模塊電路圖。

具體實(shí)施方式

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將運(yùn)用具體的實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明保護(hù)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例?；诒緦＠械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本專利保護(hù)的范圍。

本實(shí)施例提供一種鏈?zhǔn)届o止無功補(bǔ)償器的控制器，如圖1所示，包括：開關(guān)量單元1、互感器單元2、主控單元3、底板4、通信單元5以及用于通過底板給控制器供電的電源裝置6；開關(guān)量單元1、互感器單元2分別通過底板4與主控單元3連接；

互感器單元2用于采集系統(tǒng)的電流數(shù)值和電壓數(shù)值，并將電流數(shù)值的模擬信號和電壓數(shù)值的模擬信號轉(zhuǎn)換為電流數(shù)值的數(shù)字信號和電壓數(shù)值的數(shù)字信號通過底板總線傳輸至主控板；開關(guān)量單元1用于獲取控制器的開關(guān)量信息，并將開關(guān)量信息通過底板總線傳輸至主控板；主控單元3用于實(shí)時獲取無功補(bǔ)償器的電流數(shù)值和電壓數(shù)值，對獲取的電流數(shù)值和電壓數(shù)值進(jìn)行無功容量、有功容量、無功電流、有功電流以及一至十三次諧波電流的計(jì)算，按照soe方式進(jìn)行記錄存儲，同時主控單元產(chǎn)生鏈節(jié)控制命令信號，控制命令信號以pwm脈沖信號方式通過通信單元傳輸至各個鏈節(jié)。

soe記錄即事件順序記錄，當(dāng)電力設(shè)備發(fā)生遙信變位如開關(guān)變位時，電力保護(hù)設(shè)備或智能電力儀表會自動記錄下變位時間、變位原因、開關(guān)跳閘時相應(yīng)的遙測量值(如相應(yīng)的三相電流、有功功率等)，形成soe記錄，以便于事后分析。

本實(shí)施例中，主控單元3包括：第一dsp芯片、第二dsp芯片、fpga芯片；

第一dsp芯片通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與fpga芯片進(jìn)行通信，第一dsp芯片還分別與485串行通信口、和can總線通信口相連，與時鐘芯片，以太網(wǎng)口，eeprom，256k字ram，512k字節(jié)低功耗ram，fpga芯片中的雙口ram相連；

fpga芯片用于與12路遙信輸入信號、4路遙控輸出信號連接，并通過3路485與觸摸屏顯示模塊通訊；

通信總線與ad芯片采樣相連，取通信總線中4通道輸入信號，負(fù)責(zé)光纖擴(kuò)展輸出進(jìn)行通信，ad芯片設(shè)有3路光纖輸出和3路光纖輸入信號，實(shí)時檢測同步電壓、svg電流、鏈節(jié)電壓、鏈節(jié)溫度、鏈節(jié)故障信息；

第二dsp芯片通過地址、數(shù)據(jù)、控制總線與256k字ram，ad芯片的32通道信號，fpga芯片中的雙口ram進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；fpga芯片與通信單元相連，fpga芯片用于采集光纖擴(kuò)展信號及光纖輸出信號。

第一dsp芯片、第二dsp芯片、fpga芯片之間有數(shù)據(jù)傳輸，fpga芯片將鏈節(jié)直流電壓、鏈節(jié)狀態(tài)、光纖傳輸狀態(tài)傳到第一dsp芯片。fpga芯片與第二dsp芯片間通過spi串口通信，接收、均壓系數(shù)、執(zhí)行命令等、spi發(fā)送緩沖區(qū)需要的數(shù)據(jù)，接收測控第二dsp芯片發(fā)送的本調(diào)度調(diào)制波、各鏈節(jié)均壓值。fpga芯片產(chǎn)生ad啟動信號，同時分配給互感器單元，fpga芯片檢測到任何一個ad芯片轉(zhuǎn)換完成延時后，這里考慮到各片ad的轉(zhuǎn)換耗時差異，向第二dsp芯片發(fā)送轉(zhuǎn)換完成中斷，第二dsp芯片進(jìn)入中斷算法程序。fpga芯片接收通信單元的數(shù)據(jù)包括鏈節(jié)直流電壓、鏈節(jié)狀態(tài)、光纖狀態(tài)等，fpga芯片下發(fā)數(shù)據(jù)包括各鏈節(jié)調(diào)制波。

本實(shí)施例中，電源裝置為控制器供電，電源裝置可由工頻交直流110v/220v供電；電源裝置為控制器中所有單元供電，使用的供電電壓為由工頻交直流110v/220v電壓轉(zhuǎn)換為﹢24v、±12v、﹢5v直流電壓。

本實(shí)施例中，互感器單元包括：電流互感器及電壓互感器；電流互感器及電壓互感器將采集到的系統(tǒng)電流與電壓數(shù)值通過預(yù)設(shè)比例值處理，將處理后的電流與電壓值通過底板傳輸至主控單元；電流互感器及電壓互感器采集9路電壓值、12路電流值。

本實(shí)施例中，通信單元設(shè)有多個通信板，通信fpga芯片，傳輸電路；

通信單元通過傳輸電路發(fā)送及接收信號；

通信板設(shè)有21路輸入信號及21路輸出信號，信號經(jīng)過通信fpga芯片處理，處理后的數(shù)據(jù)通過底板總線傳輸至主控單元。

如圖2所示，傳輸電路包括：第一電阻r1，第二電阻r2，第三電阻r3，第四電阻r4，第五電阻r5，第一二極管d1，數(shù)據(jù)傳輸裝置d2，第一電容c1，傳輸芯片u1，運(yùn)放器u2，第一三極管q1；

第一二極管第一端，第一電容c1第一端，第一電阻r1第一端分別連接+5v電源，第一二極管第二端，第一電容c1第二端分別接地，第一電阻r1第二端與傳輸芯片u1in端連接，傳輸芯片u1out端連接第二電阻r2第一端，傳輸芯片u1gnd端接地，第二電阻r2第二端接運(yùn)放u2的正極輸入端，運(yùn)放u2的負(fù)極輸入端通過第三電阻r3接輸出端，運(yùn)放u2輸出端還接第四電阻r4第一端，第四電阻r4第二端接第一三極管q1基極，第一三極管q1發(fā)射極接+5v電源，第一三極管q1集電極通過第五電阻r5，數(shù)據(jù)傳輸裝置d2接地；

傳輸電路用于穩(wěn)定發(fā)送信號的輸出功率，發(fā)送信號經(jīng)過第一二極管d1和第一電容c1濾波后，進(jìn)入運(yùn)放器u2，運(yùn)放器u2將發(fā)送信號轉(zhuǎn)換成電壓信號；當(dāng)發(fā)送信號的輸出功率降低時，運(yùn)放器u2輸出端的電壓增大，第一三極管q1基極電流增大，第一三極管q1集電極電流增大，使得數(shù)據(jù)傳輸裝置d2的電流增大，使數(shù)據(jù)傳輸裝置d2輸出功率保持不變，保證通信傳輸。

本實(shí)施例中，如圖3所示，開關(guān)量單元用于遙信量輸入及遙控量輸出；開關(guān)量單元設(shè)有遙信量輸入模塊及遙控量輸出模塊；

遙信量輸入模塊通過光隔元器件將輸入的直流220v/110v電壓信號轉(zhuǎn)換為+3.3v電壓信號輸入至主控單元中的fpga芯片；遙控量輸出模塊通過繼電器，使用測控裝置板fpga芯片輸出的+3.3v電壓信號控制外部220v電壓信號。

遙信量輸入模塊包括：第十一二極管d11，第十二二極管d12，第十一電阻r11，第十二電阻r12，第十三電阻r13，第十一三極管q11，第十二三極管q12，光耦u3；

第十一二極管d11陽極與遙信量輸入模塊輸入端連接，第十一二極管d11陰極分別與第十二二極管d12陽極，第十二電阻r12第一端，第十三電阻r13第一端連接；第十二二極管d12陰極通過第十一電阻r11接第十一三極管q11基極，第十一三極管q11發(fā)射極接地，第十一三極管q11集電極分別連接第十二三極管q12基極以及第十二電阻r12第二端，第十二三極管q12發(fā)射極接地，第十二三極管q12集電極連接光耦u3第二輸入端，第十三電阻r13第二端連接光耦u3第一輸入端，光耦u3第二輸出端接地，光耦u3第一輸出端接遙信量輸入模塊輸出端。這樣遙信量輸入模塊對遙信量輸入信號進(jìn)行放大、濾波處理，保證遙信量輸入信號精確性。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。