專(zhuān)利名稱(chēng)：鏈?zhǔn)絪vg功率單元控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)交流配電輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鏈?zhǔn)絊VG功率單元控制電路。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器(DSTATC0M)是一種能夠有效改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量的設(shè)備，它既能夠補(bǔ)償負(fù)荷無(wú)功電流、負(fù)序電流，以及諧波電流，也能夠穩(wěn)定連接點(diǎn)電壓水平。由于其先進(jìn)的控制性能和良好的補(bǔ)償效果，使其成為當(dāng)今電力系統(tǒng)柔性交流輸電裝置研制的熱點(diǎn)。DSTATC0M已成為現(xiàn)階段配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償和電能質(zhì)量控制的研究發(fā)展方向。隨著配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器D-STATC0M技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了其系統(tǒng)控制方案的革新以及相應(yīng)控制器的升級(jí)，如今的控制器已由多芯片分工架構(gòu)代替了原來(lái)的單芯片控制。當(dāng)開(kāi)發(fā)大容量的鏈 式SVG時(shí)，強(qiáng)電對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電磁干擾和多功率單元的信號(hào)傳輸成為該領(lǐng)域重點(diǎn)研究的對(duì)象。為了保證驅(qū)動(dòng)信號(hào)可靠高速，現(xiàn)今都采用了光纖傳輸。根據(jù)光纖的帶寬設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的傳輸模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)一種控制能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的高速度、高精度的要求，而且還具有較強(qiáng)的抗干擾能力。本發(fā)明所采用的技術(shù)如下一種鏈?zhǔn)絊VG功率單元控制電路，包括光纖接收/發(fā)送電路、模擬量采集電路、IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、AVR控制電路和CPLD可編程邏輯器件，光纖接收/發(fā)送電路與CPLD可編程邏輯器件連接，CPLD可編程邏輯器件分別與IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路和AVR控制電路連接，AVR控制電路與模擬量采集電路連接。本發(fā)明還具有如下特點(diǎn)
I、所述的CPLD可編程邏輯器件包括EPMl270芯片。2、所述的AVR控制電路系統(tǒng)包括ATmega8L芯片。3、所述的IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路包括⑶40106芯片。4、所述的光纖接收/發(fā)送電路包括上行光纖電路和下行光纖電路，上行光纖電路主控制器傳送IGBT的狀態(tài)，下行光纖電路接收主控制器發(fā)給各單元的指令和經(jīng)由FPGA調(diào)制編碼好的號(hào)。本發(fā)明為四層PCB，集成度高、控制能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的高速度、高精度的要求，而且還具有較強(qiáng)的抗干擾能力。


圖I為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)拓?fù)? 圖2為光纖傳輸電路；
圖3為模擬量采集電路圖；圖4為IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路 圖5為ATmega8L芯片電路 圖6是EPM1270芯片電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本 發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例I
如圖I所示，一種鏈?zhǔn)絊VG功率單元控制電路，包括光纖接收/發(fā)送電路I、模擬量采集電路5、IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路4、AVR控制電路2和CPLD可編程邏輯器件3，其特征在于光纖接收/發(fā)送電路I與CPLD可編程邏輯器件連接3，CPLD可編程邏輯器件3分別與IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路4和AVR控制電路2連接，AVR控制電路2與模擬量采集電路5連接。實(shí)施例2
如圖2所示，為了節(jié)省成本和提高信號(hào)質(zhì)量，在單元控制板上采用兩根光纖與主控連接，分為上行光纖和下行光纖。電路圖見(jiàn)附圖2所示。下行光纖主要接收主控發(fā)給單元的指令和經(jīng)由FPGA調(diào)制編碼好的信號(hào)。此信號(hào)混合了多種信息，由單元控制器上的EPM1270 (CPLD)接收并恢復(fù)成不同的PWM信號(hào)去往IGBT。上行光纖則是向主控傳送IGBT的狀態(tài)。在此需要注意的是光纖接收端的上拉電阻不要太大，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致信號(hào)沿斜坡過(guò)長(zhǎng)，CPLD檢測(cè)就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失，對(duì)于解碼的算法非常不利。實(shí)施例3
見(jiàn)圖3所示，差分電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)LM348內(nèi)部?jī)杉?jí)的運(yùn)放電路，實(shí)現(xiàn)了的關(guān)系轉(zhuǎn)換。等式中是輸入，是輸出，I. 5V是運(yùn)放電路的一個(gè)基準(zhǔn)電壓。這個(gè)電路的優(yōu)勢(shì)是采集模擬量的同時(shí)檢測(cè)基準(zhǔn)電壓，當(dāng)基準(zhǔn)電壓不穩(wěn)定時(shí)也不會(huì)影響采樣的精度的一致性。溫度采集電路主要是接收LM35輸出的電壓信號(hào)。根據(jù)LM35的溫度特性可知測(cè)量溫度每上升一度，LM35輸出電壓增加10mv，g卩10mv/° C。100°范圍內(nèi)輸出為0-0. 99V。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的采集電路末端鉗位在(Γ3. 3V。實(shí)施例4
驅(qū)動(dòng)電路要保證到IGBT的PWM的真實(shí)性，即PWM的上升沿下降沿斜坡坡度要陡，IGBT之間才能配合實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)準(zhǔn)確，不出現(xiàn)直通現(xiàn)象。硬件的可靠保證，在程序中可相應(yīng)的縮小死區(qū)時(shí)間，最終提高電壓利用率。如圖4所示，⑶40106具有高效的驅(qū)動(dòng)能力，很好的保證了 PWM波形的反轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)了 IGBT的完美驅(qū)動(dòng)。而在CPLD解碼后，得到的PWM信號(hào)是3. 3V的，通過(guò)2N2222三極管提高到5V，再到電路CD40106實(shí)現(xiàn)的是PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)非門(mén)后輸出，電平也就在這一過(guò)程中得到轉(zhuǎn)換。此時(shí)才能滿足電路CD40106的輸入電壓要求，完成高電平為15V的PWM轉(zhuǎn)換。實(shí)施例5
如圖5所示，所述的AVR控制芯片是以ATmegaSL為主控芯片；選用的此單片機(jī)芯片的優(yōu)點(diǎn)是其自身有兩路AD的采集模塊，精度為10位，滿足需求；供電電壓范圍與CPLD—致，都為3. 3V，這樣兩芯片之間信號(hào)可直接互通，無(wú)須加電阻限壓；成本低廉。實(shí)施例6所述的CPLD可編程邏輯器件是以EPM1270為主控芯片。EPM1270優(yōu)點(diǎn)為足夠的存儲(chǔ)空間、邏輯單元和引腳數(shù)；片內(nèi)FLASH燒寫(xiě)工作穩(wěn)定，邏輯處理數(shù)字信號(hào)方便；同等級(jí)CPLD性?xún)r(jià)比很高。根據(jù)鏈?zhǔn)絊VG靜止無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征，在功率單元內(nèi)部配有單元控制器。其功能主要實(shí)現(xiàn)了一下幾個(gè)方面
I.接收主控制器傳輸?shù)闹噶詈蛿?shù)據(jù)。以往的設(shè)計(jì)中，單元控制器直接接收主控發(fā)送的PWM控制信號(hào)。這樣在硬件就需要多路光纖，此種電路在多P麗信號(hào)可能由于硬件電路板上布線不同而導(dǎo)致不同步，與此同時(shí)光纖電路的增加也增加了硬件電路成本。本設(shè)計(jì)中硬件電路光纖部分采用兩根光纖與主控制器連接實(shí)現(xiàn)指令、信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸功能。2.電壓、溫度采集電路
由于鏈?zhǔn)絊VG主電路拓?fù)渖细鱾€(gè)單元直流母線相互獨(dú)立而導(dǎo)致電壓不一致。軟件算法上需要各個(gè)單元的直流母線電壓有效值。這就需要進(jìn)行精確的電壓采集電路。經(jīng)過(guò)前級(jí)分壓板后，差分電壓信號(hào)進(jìn)入單元控制板采樣電路LM348。經(jīng)過(guò)運(yùn)放電路調(diào)節(jié)后進(jìn)入單片機(jī)中。而溫度信號(hào)也是經(jīng)過(guò)LM35采集后轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)接進(jìn)LM348相應(yīng)的運(yùn)放電路中調(diào)理后再給單片機(jī)的。3. IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路
根據(jù)所設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)板的特征，選用CD40106芯片并設(shè)計(jì)外圍電路。驅(qū)動(dòng)電路要保證到IGBT的PWM的真實(shí)性，即PWM的上升沿下降沿斜坡坡度要陡，IGBT之間才能配合實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)準(zhǔn)確，不出現(xiàn)直通現(xiàn)象。硬件的可靠保證，在程序中可相應(yīng)的縮小死區(qū)時(shí)間，最終提高電壓利用率。本發(fā)明為四層PCB，集成度高、控制能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的高速度、高精度的要求，而且還具有較強(qiáng)的抗干擾能力。
權(quán)利要求
1.鏈?zhǔn)絊VG功率單元控制電路，包括光纖接收/發(fā)送電路、模擬量采集電路、IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、AVR控制電路和CPLD可編程邏輯器件，其特征在于光纖接收/發(fā)送電路與CPLD可編程邏輯器件連接，CPLD可編程邏輯器件分別與IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路和AVR控制電路連接，AVR控制電路與模擬量采集電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鏈?zhǔn)絊VG功率單元控制電路，其特征在于所述的CPLD可編程邏輯器件包括EPM1270芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鏈?zhǔn)絊VG功率單元控制電路，其特征在于所述的AVR控制電路系統(tǒng)包括ATmega8L芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鏈?zhǔn)絊VG功率單元控制電路，其特征在于所述的IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路包括⑶40106芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鏈?zhǔn)絊VG功率單元控制電路，其特征在于所述的光纖接收/ 發(fā)送電路包括上行光纖電路和下行光纖電路，上行光纖電路主控制器傳送IGBT的狀態(tài)，下行光纖電路接收主控制器發(fā)給各單元的指令和經(jīng)由FPGA調(diào)制編碼好的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鏈?zhǔn)絊VG功率單元控制電路，包括光纖接收/發(fā)送電路、模擬量采集電路、IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、AVR控制電路和CPLD可編程邏輯器件，光纖接收/發(fā)送電路與CPLD可編程邏輯器件連接，CPLD可編程邏輯器件分別與IGBT前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路和AVR控制電路連接，AVR控制電路與模擬量采集電路連接。本控制電路集成度高、控制能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的高速度、高精度的要求，而且還具有較強(qiáng)的抗干擾能力。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102856902SQ201210335830
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者何建華, 孫敬華, 陳晨, 王瑞艦, 肖心凱, 劉震, 劉振中, 郎帥, 杜麗, 關(guān)微, 胡麗剛, 李春梅 申請(qǐng)人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司