[實用新型]一種基于DSP和FPGA的級聯型靜止無功發生器控制電路板

有效

• 申請號: 201220743657.3
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN203014387U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 羅安;劉雷;熊橋坡;黎小聰;劉蕓;寇磊;劉愛文
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本實用新型涉及電力系統中的靜止無功發生器，特別是一種級聯型靜止無功發生器的控制電路。?

背景技術

近年來，在高壓大功率應用領域，多電平功率變換技術得到了廣泛的關注。傳統全橋逆變器應用于高壓場合時，與采用功率器件的串并聯來輸出高電壓大電流不同，新型的H橋級聯型逆變器不需要大量的箝位二極管和飛跨電容，各模塊結構相同，易于模塊化和組裝，在各功率器件承受較低的電壓情況下能夠得到較高的電壓輸出，采用先進成熟的脈沖寬度調制（PWM）技術能夠有效的抑制和消除低次諧波，無需采用輸出濾波器便能得到波形良好的輸出。

現有的級聯型靜止無功發生器的控制電路沒有實現高低電位的完全電氣隔離，因此不能有效地避免級聯逆變主電路部分復雜的電磁環境對控制電路的電磁干擾。?

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種基于DSP和FPGA的級聯型靜止無功發生器控制電路板，實現高低電位的完全電氣隔離，有效地避免級聯逆變主電路部分復雜的電磁環境對控制電路的電磁干擾。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：一種基于DSP和FPGA的級聯型靜止無功發生器控制電路板，包括綜合控制板和若干塊驅動擴展板，所述綜合控制板通過光纖與所述驅動擴展板連接，所述每塊驅動擴展板通過扁平電纜連接有兩塊驅動板，所述綜合控制板上集成有DSP處理器、FPGA、電壓過零捕獲電路、故障封鎖脈沖發生電路、電壓采樣電路、電流采樣電路、硬件保護電路，所述驅動擴展板上集成有四個光電轉換器、電光轉換器、功率放大單元和邏輯單元，所述電壓過零捕獲電路、故障封鎖脈沖發生電路、電壓采樣電路、電流采樣電路與所述DSP處理器連接，所述故障封鎖脈沖發生電路、硬件保護電路均與所述電壓采樣電路、電流采樣電路連接，所述硬件保護電路與所述故障封鎖脈沖發生電路連接；所述DSP處理器與所述FPGA連接；所述FPGA通過光纖與第一光電轉換器、第二光電轉換器連接，所述DSP處理器通過光纖與第三光電轉換器、第四光電轉換器、電光轉換器連接，所述第一光電轉換器、第三光電轉換器接入第一驅動板，所述第二光電轉換器、第四光電轉換器接入第二驅動板，所述電光轉換器依次通過功率放大單元、邏輯單元與兩塊驅動板連接。

作為優選方案,所述電壓過零捕獲電路包括依次連接的電壓變送器、濾波電路、限幅電路、電壓比較器。

所述電壓采樣電路包括依次連接的霍爾傳感器、采樣電阻、同相比例放大電路、模數轉換芯片。

所述電流采樣電路包括依次連接的霍爾傳感器、采樣電阻、同相比例放大電路、模數轉換芯片。

所述硬件保護電路包括依次連接的比較器、光電隔離芯片、CD4071芯片、光電耦合器。

所述故障封鎖脈沖發生電路包括依次連接的鎖存器、兩片CD4071芯片、功率放大電路。

與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為：本實用新型采用位于低壓側的綜合控制電路板和位于高壓側的驅動擴展板兩部分結構，綜合控制板完成數據采樣計算及觸發脈沖的發送，驅動擴展板完成對觸發脈沖和封鎖脈沖信號的光電轉換、IGBT模塊SO信號(故障信號)的綜合及電光轉換，實現了高低電位的完全電氣隔離，有效地避免了級聯逆變主電路部分復雜的電磁環境對控制電路的電磁干擾；?DSP封鎖信號經光分路器由光纖從低電位側的綜合控制板傳遞給高電位側驅動擴展板，不僅減少了綜合控制板上電光轉換器的數量，減小了控制板的體積，節約了成本，更使得封鎖信號的一致性與同時性大幅增強，提高了系統的安全性與穩定性。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例級聯型靜止無功發生器控制電路板結構圖；

圖2為本實用新型一實施例綜合控制電路板結構示意圖；

圖3為本實用新型一實施例電網相電壓過零捕獲電路實現框圖；

圖4是本實用新型一實施例電壓采樣電路實現框圖；

圖5是本實用新型一實施例電流采樣電路實現框圖；

圖6是本實用新型一實施例硬件保護電路實現框圖；

圖7是本實用新型一實施例故障封鎖脈沖發送電路實現框圖；

圖8是本實用新型一實施例驅動擴展板結構示意圖；

圖9是DSP模塊程序流程圖；

圖10是FPGA模塊程序框圖。

具體實施方式