[實(shí)用新型]一種基于FPGA的四象限直流檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720651191.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207115082U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓偉;任紅;楊培新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大力電工襄陽(yáng)股份有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 陳宙,于曉霞

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的四象限直流檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

隨著新興能源的發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)大量的直流檢測(cè)和管理的裝置，通常情況下，采用的是簡(jiǎn)單整流逆變等手段對(duì)直流設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和管理，能量轉(zhuǎn)換效率低，電能利用率低下，導(dǎo)致了能源的極大浪費(fèi)。隨著新能源的發(fā)展，對(duì)直流設(shè)備的檢測(cè)和管理提出了更高的要求，要求更高的檢測(cè)精度，更穩(wěn)定的控制算法，更節(jié)能的控制架構(gòu)，能量的存儲(chǔ)、能量的釋放，以及能源的利用率等均提出了更高的要求,同時(shí)也提出了綠色能源的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是實(shí)現(xiàn)一種基于FPGA的四象限直流檢測(cè)裝置，用以提高并網(wǎng)能源控制過(guò)程中的控制效率，以及降低能耗。

基于上述目的，本實(shí)用新型提供一種基于FPGA的四象限直流檢測(cè)裝置，包括：AC/DC模塊，包含有整流結(jié)構(gòu)，用于對(duì)電網(wǎng)側(cè)的三相交流電壓進(jìn)行整流，以得到第一直流電壓；

DC/DC模塊，用于對(duì)所述第一直流電壓進(jìn)行變換，以得到供負(fù)載使用的第二直流電壓；

FPGA控制模塊，用于對(duì)電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，以及根據(jù)采樣結(jié)果控制所述AC/DC模塊和DC/DC模塊中的開(kāi)關(guān)管，以使所述裝置在四象限內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。

可選的，所述整流結(jié)構(gòu)為由IGBT單元組成的第一三相橋臂并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)。

可選的，所述AC/DC模塊還包括均壓電阻R1、R2，和電容C1、C2；所述均壓電阻R1與所述電容C1并聯(lián)形成第一濾波結(jié)構(gòu)，所述均壓電阻R2與所述電容C2并聯(lián)形成第二濾波結(jié)構(gòu)，所述第一濾波結(jié)構(gòu)與所述第二濾波結(jié)構(gòu)串聯(lián)形成分壓濾波結(jié)構(gòu)；所述分壓濾波結(jié)構(gòu)連接至所述整流結(jié)構(gòu)的輸出側(cè)。

可選的，所述DC/DC模塊包括由IGBT單元組成的第二三相橋臂并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，和分別連接至所述第二三相橋臂并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)各橋臂中點(diǎn)的電感；所述電感的另一端均連接至負(fù)載。

可選的，所述DC/DC模塊還包括由電阻R3和電容C3并聯(lián)組成的第三濾波結(jié)構(gòu)，所述第三濾波結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述第二三相橋臂并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)與負(fù)載之間。

附圖說(shuō)明

圖1是四象限直流檢測(cè)裝置工作系統(tǒng)圖；

圖2是四象限直流檢測(cè)裝置原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

一種基于FPGA的四象限直流檢測(cè)裝置，包括AC/DC模塊、DC/DC模塊、FPGA控制模塊。

FPGA是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，利用硬件并行的優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)PGA可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)時(shí)鐘周期完成更多的處理任務(wù)。本實(shí)用新型中的FPGA控制板通過(guò)實(shí)時(shí)采樣AC側(cè)電流、電壓，DC側(cè)電流、電壓，負(fù)載側(cè)電流、電壓，動(dòng)態(tài)調(diào)整裝置工作于四象限，滿足高效、節(jié)能的目的。本實(shí)用新型中FPGA控制板選用了EP4CE115F2317芯片，

參見(jiàn)圖1，功率是有方向的，電網(wǎng)向負(fù)載發(fā)送作為正向，反之負(fù)載向電網(wǎng)倒送就是反向。圖中：P—有功電能；Q—無(wú)功電能；順時(shí)針?lè)较蛳嘟菫檎０褱y(cè)量平面用豎軸和橫軸劃分為四個(gè)象限；+Qc表示輸入容性無(wú)功，-Qc表示輸出容性無(wú)功，+QL表示輸入感性無(wú)功，-QL表示輸出感性無(wú)功；P+表示輸入有功功率，P-表示輸出有功功率。右上角為Ⅰ象限，右下角為Ⅱ象限，依此按順時(shí)針?lè)较驗(yàn)棰蟆ⅱ粝笙蕖ＸQ軸向上表示輸入有功(+P)，豎軸向下表示輸出有功(-P)，橫軸向右表示輸入無(wú)功(+Q)，橫軸向左表示輸出無(wú)功(-Q)。

基于FPGA的四象限直流檢測(cè)裝置可以動(dòng)態(tài)工作在四象限，當(dāng)該裝置將電網(wǎng)能量向直流負(fù)載送時(shí)，運(yùn)行在第一象限；當(dāng)直流負(fù)載將能量反饋給電網(wǎng)時(shí)，運(yùn)行在第二象限；當(dāng)裝置同時(shí)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行感性無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，裝置運(yùn)行于第三象限；當(dāng)裝置對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行容性無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，裝置運(yùn)行于第四象限；

即該裝置可以根據(jù)負(fù)載情況實(shí)時(shí)運(yùn)行在四象限，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)能量的發(fā)送和反饋，同時(shí)也可以對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，達(dá)到節(jié)能、高效的目的。

參見(jiàn)圖2，一種基于FPGA的四象限直流檢測(cè)裝置主要依靠AC/DC模塊、DC/DC模塊、FPGA控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。AC/DC模塊包括電感L1、L2、L3，開(kāi)關(guān)器件IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6，濾波電容C1、C2，均壓電阻R1、R2。