CN201805233U - 一种基于dsp的高压svc控制板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于DSP的高压SVC控制板，包括DSP控制器、过零捕获模块、AD采样模块、电平转换模块、电光转换模块、光电转换模块和信号处理模块，所述过零捕获模块和AD采样模块的输出端接入DSP控制器；所述DSP控制器的输出端经电平转换模块接入电光转换模块；所述与晶闸管连接的光电转换模块依次经信号处理模块和电平转换模块接入DSP控制器。本实用新型触发稳定可靠，对于晶闸管故障也能快速检测，从而提高了整个装置的安全稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及高电压等级的电力系统中的静止无功补偿器，尤其是一种基于浮点型DSP的高压SVC控制板。
背景技术
基于DSP的高压SVC控制板，是高压SVC系统的重要组成部分。应用于高压系统中SVC不仅要实时地采集电网电压电流数据根据一定的算法计算出晶闸管触发角度，还要对每个工作中的晶闸管的工作状态进行实时地监测，根据监测结果做出相应的动作，由于高压SVC主电路一般采用晶闸管串联，因此需要同时触发和监测的晶闸管数量多，处理困难，这对系统的中央处理器提出很高的要求，而DSP具有计算速度快，外部输入输出口多，外设功能多的特点，采用DSP实现数字化处理和控制已经成为未来发展的趋势。
传统的高压SVC触发装置时采用脉冲变压器，这种触发装置的缺点是：脉冲变压器回路的漏感使得触发脉冲陡度下降，对绝缘材料要求高，容易受到干扰，在电压等级很高的时候电磁触发方式很难准确的将监测信号从高电位送到低电位，因而难以实现晶闸管的在线监测。而采用光纤传输信号的方式很好的实现了高低电位隔离，同时避免了普遍存在的电磁干扰，而且光纤的分散性很小，能够很好的同时触发晶闸管。而且也能方便的实现晶闸管状态的在线监测，因此采用光纤进行信号传输已经成为现代高压SVC的主流方向。
实用新型内容
本实用新型的目的是，构建一个基于DSP的高压SVC控制板，通过DSP和外围电路实现晶闸管的触发和监测脉冲的光电传送和晶闸管状态的在线监测，不仅可以应用于高压SVC，而且也适用于高压直流输电(HVDC)领域。
本实用新型所采用的技术方案是：一种基于DSP的高压SVC控制板，包括DSP控制器、过零捕获模块、AD采样模块、电平转换模块、电光转换模块、光电转换模块和信号处理模块，所述过零捕获模块和AD采样模块的输出端接入DSP控制器；所述DSP控制器的输出端经电平转换模块接入电光转换模块；所述与晶闸管连接的光电转换模块依次经信号处理模块和电平转换模块接入DSP控制器。
所述信号处理模块包括依次连接的信号保持与清除电路和中断申请逻辑电路。
根据实施例得出的优选方案，上述DSP控制器采用的TMS320F28335型号的浮点型芯片。所述AD采样模块采用霍尔电压电流传感器，将电网的强电信号变为DSP可以处理的弱电信号。上述电平转换模块采用TI公司的SN74LVC4245A。所述光电转换模块采用美国安捷伦公司的HFBR-2412；上述电光转换模块包括晶闸管正向电光转换器、晶闸管正向热备用电光转换器、晶闸管反向电光转换器和晶闸管反向热备用电光转换器，具体采用美国安捷伦公司的HFBR-1414。
本实用新型的工作原理描述如下：
本实用新型所述基于DSP的高压SVC控制板，包括AD采样模块、过零捕获模块、电平转换模块、电光信号转换模块，回报信号光电转换模块、信号保持电路和信号逻辑读申请电路组成的信号处理模块。以上所述各个模块主要特征是以DSP芯片为核心。
所述基于DSP的高压SVC控制板通过光纤与晶闸管触发板一起构成SVC晶闸管光电触发和在线监测系统，在整个SVC系统中，该控制电路板起着至关重要的作用，它的正常与否是保证整个SVC系统能否正常、安全、高效工作的前提。其中DSP控制器利用自身采集电网电压，电流信号数据计算晶闸管的触发角度，以电网电压过零信号为基准计算触发脉冲、负压检测、电压变化率du/dt，具体是A/D采集模块DSP28335自带AD采样模块，精度12位；经电流电压传感器过后的信号必须经过抬压电路进入DSP采样模块，即晶闸管状态监测和光纤通道检测这些晶闸管和光纤通道监测脉冲发生时刻，DSP的I/O口输出的脉冲信号经过TI公司的SN74LVC4245A型号的电平转换电路，将将3.3V转换为到5V后送到电光转换模块，电光转换器可采用美国安捷伦公司的HFBR-1414电光转换器，将电信号转换为光信号传到处于高电位的晶闸管。光电转换模块，例如美国安捷伦公司的HFBR-2412光转换器再将晶闸管状态和光纤通道监测的回报光信号转换为电信号，该脉冲经过D触发器和DSP构成信号保持和清除电路，从而使得DSP能够在完全读取该次的回报信号的之后清除这些信号。同时经电平转换电路处理，通过中断逻辑电路向DSP发出状态读申请，DSP读取各个检测阶段的回报信号，然后根据这一阶段的故障诊断准则，判断晶闸管阀组发生故障与否，然后根据分析的结果做出相应的处理动作。
本实用新型的有益效果是：
1)采用浮点型TMS320F28335 DSP，不仅计算速度快，而且可以进行浮点运行，大大简化了计算程序，从而使程序更专注于信号实时监测和故障处理，简化了系统，提高了可靠性。
2)上述电平转换芯片采用TI公司的SN74LVC4245A，该芯片是双向转换，而且具有灌电流能力强的特点，从而确保了光纤的远距离传输能力。
3)采用内部带抬压电路的霍尔传感器，从而采样信号可以直接送入DSP的AD采样模块。
4)电光转换器HFBR2412使得信号采用无失真，无干扰的光纤电路进行传输。
5)光电转换器使得晶闸管触发板可以接收从远距离发回的晶闸管状态监测信号。
附图说明
图1是高压SVC晶闸管触发与监测整体结构图。
图2是实施例所述基于DSP的高压SVC控制板的电路结构图。
图3是触发与在线监测的软件模块组成图。
具体实施方式
下面结合附图和6kV电力系统高压SVC实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，根据技术规范要求，每相晶闸管串联后其不可重复峰值电压和不低于2.5倍母线额定峰值电压(不包括热备用晶闸管)，晶闸管阀的冗余度至少应为1个。因此，采用5个阀单元串联。正方向一共10只晶闸管，为了提高可靠性，SVC控制板对每个晶闸管都采用两个光发送器发送同样的信号，互为热备用。因此一块SVC控制板上有20路光发送器。SVC控制板上的光接收器接受晶闸管状态监测信号，每相共有10个阀，每个阀对应一个晶闸管，所以共有10个光接收器。
如图2所示，整个系统以美国TI公司或德州仪器公司的TMS320F28335型号的DSP为核心，以下6部分电路协同工作。
(1)过零捕获电路
在此模块中实现同步信号过零点的采样。DSP外部中断引脚检测输入引脚上的跳变信号(信号上升沿或下降沿)。
(2)采样电路(AD采样模块)
使用霍尔传感器采集电压，电流互感器的副边电压电流波形数据，送入DSP采样电路进行采样，从而计算出触发和监测脉冲发生时刻。
(3)触发脉冲电平转换模块
DSP发出的脉冲是电压较低的弱信号，需要进行电平转换，本实施例中是指DSP的I/O口输出的脉冲信号经过TI公司的SN74LVC4245A将3.3V转换为到5V。
(4)电光转换模块
把DSP发出的信号送到处于高电位的晶闸管，需要将电脉冲信号转换为光信号进行传输。
(5)光电转换模块
触发后的晶闸管，将监测结果以光信号回报给SVC控制板，因此SVC控制板需要用光电转换器将光信号转换为电信号。
(6)信号保持、读取和清除电路
晶闸管发回的监测结果是一个脉冲，为了保证DSP能读取到，需经过D触发器对信号进行保持，读取后，DSP给出清零信号，将这一阶段回报信号清除。
所述A/D采样模块是DSP28335自带AD采样电路，精度12位。通过传感器从电网中采集的交流电压电流信号信号必须经过抬压电路进入DSP采样电路。
电脉冲信号必须经过美国安捷伦公司的HFBR-1414电光转换器把电信号转换为光信号传到处于高电位的晶闸管。
晶闸管和光纤状态监测回报光信号采用美国安捷伦公司的HFBR-2412光转换器讲光信号转换为电信号。
经过光电转换后的回报脉冲信号必须经过D触发器和DSP构成信号保持和清除电路，从而使得DSP能够在完全读取该次的回报信号的之后清除这些信号。
检测信号的读取必须经过回报信号中断申请或逻辑电路向DSP发出读请求，从而使DSP能正确、及时的读取回报信号。
如图3所示，系统软件的模块结构如图所示。系统软件采用DSP编程软件Code Composer Studio v3.3实现。整个软件包括以下模块。
(1)过零同步模块
在此模块中实现同步信号过零点的采样。DSP外部中断引脚可捕获其输入引脚上的跳变信号(信号上升沿或下降沿)，从而使得过零点的捕获实现起来比单片机容易得多。
(2)单脉冲发生模块
DSP处理采样数据，计算触晶闸管触发脉冲发生时刻，发采用双脉冲触发。
(3)双脉冲发生模块
DSP发出双脉冲触发后，计算出监测脉冲发生时刻，并在相应时刻发出，监测单脉冲。
(4)回报信号处理模块
DSP接受晶闸管的状态回报信号，并统计分析这些回报信号，根据统计的结果做出相应的动作。
Claims (6)
1.一种基于DSP的高压SVC控制板，包括DSP控制器，其特征在于，包括过零捕获模块、AD采样模块、电平转换模块、电光转换模块、光电转换模块和信号处理模块，所述过零捕获模块和AD采样模块的输出端接入DSP控制器；所述DSP控制器的输出端经电平转换模块接入电光转换模块；所述与晶闸管连接的光电转换模块依次经信号处理模块和电平转换模块接入DSP控制器。
2.根据权利要求1所述基于DSP的高压SVC控制板，其特征是，所述信号处理模块包括依次连接的信号保持与清除电路和中断申请逻辑电路。
3.根据权利要求1所述基于DSP的高压SVC控制板，其特征是，所述DSP控制器采用美国TI公司的TMS320F28335型号的浮点型芯片。
4.根据权利要求1所述基于DSP的高压SVC控制板，其特征是，所述AD采样模块采用霍尔电压电流传感器。
5.根据权利要求1所述基于DSP的高压SVC控制板，其特征是，所述电平转换模块采用TI公司的SN74LVC4245A。
6.根据权利要求1所述基于DSP的高压SVC控制板，其特征是，所述光电转换模块采用美国安捷伦公司的HFBR-2412；所述电光转换模块采用美国安捷伦公司的HFBR-1414。
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| CN2010205131054U CN201805233U (zh) | 2010-09-01 | 2010-09-01 | 一种基于dsp的高压svc控制板 |
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Publications (1)
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| CN2010205131054U Expired - Lifetime CN201805233U (zh) | 2010-09-01 | 2010-09-01 | 一种基于dsp的高压svc控制板 |
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| CN (1) | CN201805233U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103227506A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-07-31 | 国网智能电网研究院 | 一种换流阀晶闸管触发监测单元 |
| CN104764989A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-07-08 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种可控硅脉冲监测装置 |
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2010
- 2010-09-01 CN CN2010205131054U patent/CN201805233U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN103227506B (zh) * | 2013-03-25 | 2015-03-25 | 国网智能电网研究院 | 一种换流阀晶闸管触发监测单元 |
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