CN202167994U - 一种调压稳压控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于输变电领域的调压稳压控制系统，其特征在于其包括输入电压计算模块、优化电压补偿模块、交流斩波器控制模块、人机界面模块和DSP控制模块，所述DSP控制模块包括DSP核心单元、内置DSP芯片和信号采集单元和PWM输出单元所述DSP核心单元内置DSP芯片。本实用新型，通过实时采样输入电压和补偿电压参数，计算投切前后的电压控制情况，根据计算结果，确定电压补偿方案，控制斩波器开关管中IGBT的开关，从而提高系统的响应速度。

Description

一种调压稳压控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种用输变电领域的调压稳压控制系统

背景技术

目前现有的交流调压稳压的控制技术分为：采用伺服电机转动带动碳刷运动运动切换变压器绕组抽头实现调压稳压，虽然输出电压是无极调节的，但由于电机和碳刷侧存在，使其存在调节速度慢，寿命短，易卡壳、体积重量达等缺点；采用可控硅为电子开关来调节变压器绕组抽头的位置，但是其调节是有极的，存在输出电压精度差的缺点；采用基准正弦波作为调制波形的PWM控制，由于要与输入完全同步的基准正弦波，因而控制电路变得极为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种调压稳压控制系统，它响应快，实时准确给出交流斩波器完成的电压补偿值。

实现上述目的的一种技术方案是：

一种调压稳压控制系统，在于其包括输入电压计算模块、优化电压补偿模块、交流斩波器控制模块、人机界面模块和DSP(数字信号处理，Digital Signal Proces s ing)控制模块，所述DSP控制模块包括DSP核心单元、信号采集单元和PWM(脉宽调制，Pulse Width Modulation)输出单元，所述DSP核心单元内置DSP芯片；

所述人机界面模块在得到设置指令后，将其传给DSP模块，DSP模块中的信号采集单元在完成信号采后，将所述信号传递给实时电压计算模块，由实时电压计算模块完成对电压补偿前后输入电压与电压基准值偏差的计算；

所述实时电压计算模块在得到结果后，将所述结果传递给优化电压补偿模块和交流斩波器控制模块；所述优化电压补偿模和所述交流斩波器控制模块根据所述结果分别确定最优电压补偿方案和斩波器的控制方案；

所述优化电压补偿模块和交流斩波器控制模块将上述确定的方案，通过信号传递给DSP模块中的PWM输出单元，生成PWM波形，控制IGBT的变换，完成调压稳压的控制。

进一步的，所述DSP模块还包括对外部设备或系统进行通信的标准通信接口。

进一步的，所述优化电压补偿模块采用绝缘栅双极型功率管IGBT作为换流元件，

进一步的，所述优化电压补偿模块内设置拓卜结构，所述拓卜结构采用全控三相全桥结构。

进一步的，所述DSP芯片上设置看门狗安全认证单元。

本实用新型，通过实时采样输入电压和补偿电压参数，计算投切前后的电压控制情况，根据计算结果，确定电压补偿方案，控制斩波器开关管中绝缘栅双极型功率管IGBT的开关，从而提高系统的响应速度。

附图说明

图1为本实用新型调压稳压控制装置的结构框图。

图2为本实用新型调压稳压控制装置DSP控制模块的结构框图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，本实用新型的为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1，本实用新型的调压稳压控制系统，包括输入电压计算模块1、优化电压补偿模块2、交流斩波器控制模块3、人机界面模块5和DSP控制模块4，

所述人机界面模块4包括调试接口、键盘、显示屏，以供调试和设置。

请参阅图2，所述DSP控制模块4包括DSP核心单元11、信号采集单元12和PWM输出单元13，所述DSP核心单元12内置DSP芯片，此外，DSP控制模块还设置了对外部设备或系统进行通信的标准通信接口14。

在人机界面完成设置和调试后，所述输入电压计算模块1能够通过对根据DSP控制模块4上信号采集单元11采集到的信号，对输入电压、补偿电压的测量和计算，计算输入电压与电压基准值的偏差，以用于对于系统PWM的控制。

所述优化电压补偿模块2，根据输入电压计算模块1对补偿的电压计算结果和当前已经投入的补偿电压情况，确定当前状态的最优电压补偿情况，确定电压的耦合控制。所述优化电压补偿模块2采用绝缘栅双极型功率管IGBT作为换流元件；所述优化电压补偿模块2上设置了拓卜结构，所述拓卜结构采用全控三相全桥结构。

交流斩波器控制模块3，根据对输入电压实时测量计算模块的补偿电压的计算，确定斩波器的PWM控制方案，同时通过DSP控制模4上信息采集单元11采样斩波器的输入电压和输出电压，并进行计算，获得设备的反馈控制，保证控制的精度和速度。

DSP控制模块4为主控制单元，在信息采集单元12采集系统信号的同时，由DSP芯片根据电压补偿模块2和交流斩波器控制模块3确定的方案发出指令，通过DSP芯片上的DSP输出端，由PWM输出单元13成PWM波形，控制IGBT的变换，完成调压稳压的控制。此外DSP模块还包括对外部设备或系统进行通信的标准通信接口14。

由于DSP芯片设置了安全狗认证单元，因此只有经过了安全认证的人员才能对人机界面进行操作，对系统进行设置和调试。

DSP控制系统的DSP芯片采用美国德州仪器公司带浮点运算功能的TMS320F28335型DSP芯片。该芯片不仅具有普通信号处理器的高速运算功能，而且还有通用定时器、脉宽调制PWM电路、捕捉器、光电编码器接口、A/D(模拟/数字，Analog/Digital)转换器、串行通信接口、看门狗等芯片的内设和外设，这些内设和片外设为DSP应用于控制器提供了方便。由于它具有6个事件管理器，共12路PWM输出端，正好用于调压稳压器的IGBT控制。

六单元IGBT开关元件选用日本三菱公司生产的PM200CLA060智能功率模块IPM(智能功率模块，Intelligent Power Module)。该模块是先进的混合集成功率器件，由高速低功耗的IGBT芯片、优选的门极驱动及保护电路构成。与其他功率模块相比，IPM可以使系统的硬件电路简单、可靠性高及缩短系统的开发时间。IPM将IGBT所需的外围电路都集成到模块内，简化了与DSP的连接。

由于IPM对驱动电压和信号干扰的要求严格，为防止IPM损坏和误动作，因此DSP芯片与IPM之间不能有直接的电气连接，采用高速光电耦合器作为输入信号的隔离器件。

所述调压稳压控制系统的工作过程为：

所述人机界面模块在得到人机界面15的设置指令后，将其传给DSP控制模块4。

DSP控制模块4中的信息采集单元12进行信息采集后，将信号传递给实时电压计算模块1，完成对电压补偿前后输入电压与电压基准值偏差的计算。

所述实时电压计算模块1在得到结果后，将所述结果传递给优化电压补偿模块2和交流斩波器控制模块3；所述优化电压补偿模块2和所述交流斩波器控制模块3根据所述结果确定优电压补偿方案和对于斩波器的控制方案，

DSP模块中的DSP核心单元12上的DSP芯片根据优化电压补偿模块2和交流斩波器控制模块3确定的方案发出指令，通过DSP芯片上的DSP输出端，由PWM输出单元13，生成PWM波形，控制IGBT的变换，完成调压稳压的控制。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种调压稳压控制系统，其特征在于其包括输入电压计算模块(1)、优化电压补偿模块(2)、交流斩波器控制模块(3)、人机界面模块(5)和DSP控制模块(4)，所述DSP控制模块包括DSP核心单元(11)、信号采集单元(12)和PWM输出单元(13)，所述DSP核心单元(11)内置DSP芯片；

所述人机界面模块(5)在得到设置指令后，将其传给DSP模块(4)，DSP模块(4)中的信号采集单元(11)在完成信号采后，将所述信号传递给实时电压计算模块(1)，由实时电压计算模块(1)完成对电压补偿前后输入电压与电压基准值偏差的计算；

所述实时电压计算模块(1)在得到结果后，将所述结果传递给优化电压补偿模块(2)和交流斩波器控制模块(3)；所述优化电压补偿模(2)和所述交流斩波器控制模块(3)根据所述结果分别确定最优电压补偿方案和斩波器的控制方案；

所述优化电压补偿模块和交流斩波器控制模块将上述确定的方案，通过信号传递给DSP模块(4)中的PWM输出单元，生成PWM波形，控制绝缘栅双极型功率管IGBT的变换，完成调压稳压的控制。

2.根据权利要求1所述的调压稳压控制系统，其特征在于所述DSP模块(4)还包括标准通信接口(14)。

3.根据权利要求1所述的调压稳压控制系统，其特征在于所述优化电压补偿模块(2)采用IGBT作为换流元件，

4.根据权利要求1所述的调压稳压控制系统，其特征在于所述优化电压补偿模块(2)上设置拓卜结构，所述拓卜结构采用全控三相全桥结构。

5.根据权利要求1所述的调压稳压控制系统，其特征在于所述DSP芯片上设置看门狗安全认证单元。