CN203312814U - 低压svg的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种低压SVG的控制装置,主要为了第三代电能质量治理装置SVG的控制部分而设计。本实用新型低压SVG的控制装置,包括直流电压传感器板,控制器母板,电连接所述控制器母板的信号采集板、控制板、开关量输入输出板和电源板以及所述控制板电连接的光纤板和所述光纤板光纤连接的驱动板,所述信号采集板与直流电压传感器板电连接,还包括机箱,所述控制器母板、信号采集板、控制板、开关量输入输出板、电源板以及光纤板均设置在机箱内,所述触摸屏和所述控制板相连,所述机箱上设有与所述控制板电连接的触摸屏通讯接口,所述机箱上还设有输入输出接口。本实用新型低压SVG的控制装置,结构简单紧凑、相互间电磁干扰小,性能可靠。

Description

低压SVG的控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种低压SVG的控制装置。 
背景技术
目前,随着电网规模的日益扩大和电力电子设备的广泛应用,使得供电系统中增加了大量的非线性负荷,对供电系统产生了很大的影响。例如电弧炉、大型轧钢机、电力机车、大型半导体变流装置等这些冲击性、波动性负载,使得电网上电压的波动、闪变、三相不平衡现象更加严重。这些对电网的不利影响都导致了用电设备本身的安全性降低,严重削弱和干扰了电网的经济运行。为了克服电网的这些不利影响,需要对电网进行电能质量治理。传统的电能质量治理装置为静止无功补偿装置(SVC),其典型代表是FC+TCR型。随着科学技术的发展,这种传统的第二代电能质量治理装置(SVC)逐渐被第三代电能质量治理装置(SVG)所替代。SVG最重要的环节就是控制部分,因此研制一种结构简单紧凑、相互间电磁干扰小,性能可靠的SVG控制器是必要的。 
实用新型内容
针对上述问题,本实用新型提供一种结构简单紧凑、相互间电磁干扰小,性能可靠的低压SVG的控制装置。 
为达到上述目的,本实用新型低压SVG的控制装置,包括电连接所述SVG的直流电压输出端的直流电压传感器板,控制器母板,电连接所述控制器母板的信号采集板、控制板、开关量输入输出板和电源板以及所述控制板电连接的光纤板和所述光纤板通过光纤连接的驱动板,所述信号采集板的直流电压输入端与直流电压传感器板的直流电压输出端电连接,其中 
所述直流电压传感器板,用于采集所述SVG的直流电压,并将所述直流电 压的模拟信号输出给所述信号采集板; 
所述信号采集板,用于采集电路系统中的各路模拟量,并将采集到的各路模拟量输出给所述控制板; 
所述控制板,用于根据所述信号采集板输出的各路模拟量对所述SVG进行控制以及用于所述触摸屏的通讯控制; 
所述光纤板,用于连接所述控制板和所述驱动板,对所述光纤板和所述驱动板进行光隔离; 
所述控制器母板,用于连接所述的信号采集板、控制板、开关量输入输出板和电源板; 
所述电源板,用于提供所述控制装置的各电路板所需的电能; 
所述低压SVG的控制装置还包括机箱,所述的控制器母板、信号采集板、控制板、开关量输入输出板、电源板以及光纤板均设置在机箱内,所述机箱上设有与所述控制板电连接的触摸屏通讯接口,所述机箱上还设有用于各电路板与外界进行信号连接的输入输出接口。 
特别地,所述控制母板和所述的信号采集板、控制板、开关量输入输出板以及电源板分别通过96针接插件进行电连接。 
进一步地,所述信号采集板为4层PCB板,用于采集15路模拟量,包括3路系统电压采集电路、3路系统电流采集电路、3路SVG直流电压采集电路、3路SVG输出电流采集电路和3路SVG的H桥输出电流采集电路,还包括同步调理电路,所述同步调理电路电连接所述的系统电压采集电路的信号输出端,其中所述的3路系统电压采集电路、3路系统电流采集电路和3路SVG输出电流采集电路均为差分输入差分输出的调理电路,所述的3路SVG直流电压采集电路和3路SVG的H桥输出电流采集电路均是单端输入差分输出的调理电路。 
进一步地,所述控制板包括FPGA和FPGA电连接的第一DSP芯片和第二DSP芯片组成的控制电路以及所述FPGA电连接的3个A/D芯片和锁相环芯片。 
优选地,所述A/D芯片为ADS8364。 
优选地,所述锁相环芯片为74HC4046。 
1、本实用新型低压SVG的控制装置将SVG控制的绝大部分电路板安装在机箱中,使得控制装置整体结构简单紧凑。 
2、电路板之间通过导线或者接插件连接,电路板之间电磁干扰小,控制系统运行可靠。 
3、SVG控制装置中的触摸屏,提供了人性化的人机交互界面。 
附图说明
图1是本实用新型低压SVG的控制装置的实施例的结构示意图; 
图2是三单相桥型SVG的主电路结构示意图; 
图3是本实用新型低压SVG的控制装置实施例的信号采集板的结构框图; 
图4是本实用新型低压SVG的控制装置实施例的控制板的结构框图; 
图5是本实用新型低压SVG的控制装置实施例的开关量输入输出板的结构框图; 
图6是本实用新型低压SVG的控制装置实施例的光纤板的结构框图; 
图7是本实用新型低压SVG的控制装置实施例的控制器母板的结构框图。 
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。 
如图1所示,本实用新型低压SVG的控制装置,包括连接所述SVG的直流电压输出端的直流电压传感器板3,控制器母板9,电连接所述控制器母板的信号采集板2、控制板1、开关量输入输出板5和电源板4以及所述控制板电连接的光纤板6和所述光纤板通过塑料光纤连接的驱动板7,所述信号采集板的直流电压输入端与直流电压传感器板的直流电压输出端电连接,其中 
所述直流电压传感器板,用于采集所述SVG的直流电压,并将所述直流电压的模拟信号输出给所述信号采集板; 
所述信号采集板,用于采集电路系统中的各路模拟量,并将采集到的各路模拟量输出给所述控制板; 
所述控制板,用于根据所述信号采集板输出的各路模拟量对所述SVG进行控制以及用于所述触摸屏的通讯控制。 
所述光纤板,用于连接所述控制板和所述驱动板,对所述光纤板和所述驱动板进行光隔离; 
所述控制器母板,用于连接所述的信号采集板、控制板、开关量输入输出板和电源板; 
所述电源板,用于提供所述控制装置的各电路板所需的电能; 
还包括标准的4u机箱,所述的控制器母板、信号采集板、控制板、开关量输入输出板、电源板以及光纤板设置在机箱内,所述机箱上设有触摸屏8的通讯接口,所述触摸屏通过导线和所述控制板相连,所述机箱上还设有用于各电路板与外界进行信号连接的输入输出接口。 
如图2所示,本实施例中所述的低压SVG的控制装置,主要用来控制三单相桥型的SVG装置,三单相桥型的SVG主电路结构如图2所示,低压SVG装置的每一相为一个H桥电路,H桥电路是由4个IGBT管、薄膜电容和放电电阻等组成,低压SVG的三相为星形连接。 
本实施例中为了方便电路板的故障检测以及电路板的更换,所述控制母板和所述的信号采集板、控制板、开关量输入输出板以及电源板分别通过96针接插件进行电连接。 
如图3至6所示,所述控制器母板包括信号采集板信号采集板接口、控制板接口、开关量输入输出板接口和电源板接口,相对应地,所述信号采集板上设有与所述信号采集板接口连接96针接插件端口11和96针接插件端口12,所 述控制板上设有与所述控制板接口连接96针接插件端口13和96针接插件端口14,所述开关量输入输出板上设有与所述开关量输入输出板接口连接96针接插件端口16和96针接插件端口17,所述电源板上设有与所述电源板接口连接电源板上的2个96针接插件端口,信号采集板、控制板、开关量输入输出板和电源板通过控制器母板上的4个接口分别安插在控制器母板上,通过所述控制器母板进行各板之间的信号传输。 
本实施例中,为了减小电磁干扰对信号采集板采集的模拟量的影响,所述信号采集板采用4层PCB板结构,用于采集控制所述SVG所需的15路参考模拟量,包括3路系统电压采集电路、3路系统电流采集电路、3路SVG直流电压采集电路、3路SVG输出电流采集电路和3路SVG的H桥输出电流采集电路,还包括同步调理电路,所述同步调理电路电连接所述的系统电压采集电路的信号输出端,其中所述的3路系统电压采集电路、3路系统电流采集电路和3路SVG输出电流采集电路均为差分输入差分输出的调理电路,所述的3路SVG直流电压采集电路和3路SVG的H桥输出电流采集电路均是单端输入差分输出的调理电路。所述信号采集板通过其上的96针接插件端口11输入信号采集板所需的电源电压信号,通过其上的96针接插件端口12将调理后的15路模拟量输出给所述控制板。 
本实施例中所述控制板包括FPGA和所述FPGA电连接的第一DSP和第二DSP以及所述FPGA电连接的3个A/D芯片和锁相环芯片,其中 
所述A/D芯片,用于接收所述信号采集板输出的各路模拟量,将接收的模拟信号转换为数字信号输出个所述FPGA; 
所述第一DSP,用于对所述触摸屏进行通讯控制; 
所述第二DSP,用于电路系统的PID控制; 
所述锁相环芯片,用于接收所述信号采集板输出的系统电压信号,对所述系统电压进行锁相,并将锁相后的信号输出给所述FPGA; 
所述FPGA,用于对3个所述A/D芯片进行同步采样控制,对所述锁相环的输出频率进行分频,提供SVG的保护信号以及提供PWM信号和脉冲封锁信号给所述光纤板,接收光纤板传来的IGBT故障信号。 
96针接插件端口13连接同步、控制板所需电源电压和开关量输入输出信号,96针接插件端口14连接经调理后的15路模拟信号,96针接插件端口15与光纤板相连。 
本实施例中所述开关量输入输出板5,用于12路开关量信号输入和12路开关量信号输出,96针接插件端口16连接12路开关量信号输入端口和开关量输入输出板所需的电源电压信号端口,96针接插件端口17连接12路开关量信号输出端口。 
本实施例中如图7所示,光纤板的结构框图,A相光纤接收发送端口有3个光纤发送端口和1个光纤接收端口,其中第1个光纤发送端口发送A相H桥的左半桥PWM信号,第2个光纤发送端口发送A相H桥的右半桥PWM信号,第3个发送A相H桥的使能(脉冲封锁)信号,1个光纤接收端口为接收A相H桥的故障信号。B相和C相光纤接收发送端口与A相光纤接收发送端口功能相同。96针接插件端口18与控制板的96针接插件端口15相连。 
进一步地,为了保证控制装置的安全性和稳定性,本实施例中所述直流信号采集板设置在所述机箱外,所述直流电压传感器板和所述信号采集板分离,将近千伏的直流电压隔离于信号采集板之外,信号采集板的电压信号最大为100V左右。优选地,所述直流电压传感器板3采用LEM公司的直流电压霍尔传感器将近千伏的直流电压转换成毫安级的直流电流,再通过导线传输到信号采集板。 
优选地,本实施例中所述驱动板,选择瑞士CONCEPT公司SCALE系列集成驱动器,SCALE集成驱动器工作在半桥模式下,控制SVG半桥的两个IGBT管的开通和关断。所述电源板采用开关电源,电源板产生+15V直流电压、±12V直流电压和+24V直流电压,+15V直流电压提供给驱动板,±12V直流电 压提供给控制板、信号采集板、开关量输入输出板和直流电压传感器板。+24V直流电压提供给开关量输入输出板的输出开关量和触摸屏。 
以上,仅为本实用新型的较佳实施例,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。 

Claims (6)

1.一种低压SVG的控制装置,其特征在于:包括连接所述SVG的直流电压输出端的直流电压传感器板,控制器母板,电连接所述控制器母板的信号采集板、控制板、开关量输入输出板和电源板以及所述控制板电连接的光纤板和所述光纤板通过光纤连接的驱动板,所述信号采集板的直流电压输入端与直流电压传感器板的直流电压输出端电连接,其中 
所述直流电压传感器板,用于采集所述SVG的直流电压,并将所述直流电压的模拟信号输出给所述信号采集板; 
所述信号采集板,用于采集供电电路系统中的模拟量,并将采集到的所述模拟量输出给所述控制板; 
所述控制板,用于根据所述信号采集板输出的各路模拟量对所述SVG进行控制以及用于触摸屏的通讯控制; 
所述光纤板,用于连接所述控制板和所述驱动板,对所述光纤板和所述驱动板进行光隔离; 
所述控制器母板,用于连接所述的信号采集板、控制板、开关量输入输出板和电源板; 
所述电源板,用于提供所述控制装置所需的电能; 
所述低压SVG的控制装置还包括机箱,所述的控制器母板、信号采集板、控制板、开关量输入输出板、电源板以及光纤板均设置在机箱内,所述机箱上设有与所述控制板电连接的触摸屏通讯接口,所述机箱上还设有用于各电路板与外界进行信号连接的输入输出接口。 
2.根据权利要求1所述的低压SVG的控制装置,其特征在于:所述控制母板和所述的信号采集板、控制板、开关量输入输出板以及电源板分别通过96针接插件进行电连接。 
3.根据权利要求1所述的低压SVG的控制装置,其特征在于:所述信号 采集板为4层PCB板,用于采集15路模拟信号,包括3路系统电压采集电路、3路系统电流采集电路、3路SVG直流电压采集电路、3路SVG输出电流采集电路和3路SVG的H桥输出电流采集电路,还包括同步调理电路,所述同步调理电路电连接所述的系统电压采集电路的信号输出端,其中所述的3路系统电压采集电路、3路系统电流采集电路和3路SVG输出电流采集电路均为差分输入差分输出的调理电路,所述的3路SVG直流电压采集电路和3路SVG的H桥输出电流采集电路均是单端输入差分输出的调理电路。 
4.根据权利要求1所述的低压SVG的控制装置,其特征在于:所述控制板包括FPGA和FPGA电连接的第一DSP芯片和第二DSP芯片组成的控制电路以及所述FPGA电连接的3个A/D芯片和锁相环芯片。 
5.根据权利要求4所述的低压SVG的控制装置,其特征在于:所述A/D芯片为ADS8364。 
6.根据权利要求4所述的低压SVG的控制装置,其特征在于:所述锁相环芯片为74HC4046。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107479439A (zh) * 2017-08-18 2017-12-15 国网湖南省电力公司 一种基于母板结构的svg控制电路
CN110460065A (zh) * 2019-08-20 2019-11-15 中煤新集能源股份有限公司 隔爆兼本安型静止无功发生器装置及无功补偿的实现方法

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Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Nanjing, sky electrical engineering Technology Co., Ltd. of middle smelting China

Assignor: Zhongye Huatian Engineering Technology Co., Ltd.

Contract record no.: 2015990000112

Denomination of utility model: Low-voltage SVG control device

Granted publication date: 20131127

License type: Exclusive License

Record date: 20150318

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131127

Termination date: 20210118