一种基于多采样信号自适应匹配控制的35kV直挂静止无功发生器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于多采样信号自适应匹配控制的35kV直挂静止无功发生器，包括触摸屏、PLC、主控制器DSP、核心控制器FPGA、滤波电路、运放电路与AD采样电路、信号调理电路、光纤、RS485，主控制器DSP配有操作系统，核心控制器FPGA配有数据处理系统，触摸屏通过RS 485配接PLC，PLC通过RS 485配接主控制器DSP，PLC通过光纤配接核心控制器FPGA，主控制器DSP与核心控制器FPGA连接，核心控制器FPGA配接滤波电路、运放电路与AD采样电路，滤波电路、运放电路与AD采样电路配接信号调理电路，核心控制器FPGA通过光纤与H桥逆变单元CPLD配连。本实用新型专利技术的优点是，结构优化，设计合理，使用效果好。

A 35kV direct suspension static var generator based on multi sampling signal adaptive matching control

The utility model relates to a matching control sampling signal adaptive 35kV based on direct hang static var generator, including touch screen, PLC, DSP, the main controller FPGA core controller, filter circuit, amplifier circuit and AD circuit, signal conditioning circuit, optical fiber, RS485, the main controller is equipped with DSP operating system, the core controller FPGA equipped with a data processing system, touch screen by RS 485 connected with PLC, PLC by RS 485 is connected with the main controller DSP, PLC through the optical fiber is connected with the core of FPGA controller, the main controller is connected with the DSP core of FPGA controller, the core controller FPGA is connected with the filter circuit, amplifier circuit and filter circuit, AD sampling circuit. The operational amplifier circuit and AD circuit is connected with the signal conditioning circuit, the core controller FPGA through the optical fiber and H bridge inverter with CPLD. The utility model has the advantages that the structure is optimized, the design is reasonable, and the use effect is good.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多采样信号自适应匹配控制的35kV直挂静止无功发生器
本技术涉及电力电子
中的一种无功发生器，特别是一种基于多采样信号自适应匹配控制的35kV直挂静止无功发生器。本技术是一种35kV电压等级及以上的高压静止无功发生器，其适用于相序纠错及自动调整的匹配控制。
技术介绍
目前，随着电力电子技术的快速发展及瞬时无功功率理论的深入研究，采用自换相变流电路的新型静止无功发生器，可以实现从感性到容性无功功率的宽范围连续补偿，同时还具有调节速度快、运行范围广、欠压条件下无功调节能力强、谐波含量及占地面积大大减少的优势。因此，这种新型静止无功发生器被广泛应用于高压无功补偿领域。静止无功发生器(StaticVarGenerator)简称SVG。众所周知，三相电网电源相序的正确性是SVG并网正常运行必要条件，即要确保SVG在运行过程中的三相H桥逆变器单元级连输出的电压相序与系统母线的相序一致，否则，SVG投入运行时易造成短路或者是巨大的环流而损坏设备。此外，并网侧电流与补偿侧的电压、电流相位的正确性也是保证无功补偿的必要条件，否则也是无法达到准确的补偿效果。据申请人所知，现有的SVG装置的电压检测是通过在系统母线电压的主回路上安装三个高压电压互感器对三相相电压进行分别测量，然后把高压电压互感器二次侧的电压信号采入控制器的信号调理板中。在采样回路中，需要人工保证三相电压互感器原边与系统母线电网的相位对应，即A、B、C相电压互感器与A、B、C相系统母线电压对应,且A、B、C相电压为正序；三相高压电压互感器的一次与二次相位对应；三相高压电压互感器的二次侧相位与控制器的信号调理板的输入保证相位一致；采样电流信号相位正确。由此可知，存在调试时需确认采样回路的每个环节的正确性，同时SVG在不接入系统电网电压时级连H桥逆变单元只能短时输出，因而会造成不利于系统的多电压与级连H桥逆变单元输出的对相的情况，这样增加了现场调试人员工作的难度，需要花费大量的时间在现场校线、对相，同时10kV电压等级及以下的直挂SVG由于电压互感器的体积不算太大、且直接安装于启动柜，尚且能够承受，而对于35kV电压等级及以上的直挂SVG，由于高压电压互感器的体积大，需考虑耐压等级、安装不便及价格高等因素，基于以上原因，必须对于现有的SVG装置进行改进。
技术实现思路
本技术的目的是，针对上述现有技术存在的不足进行改进，提出并研究一种基于多采样信号自适应匹配控制的35kV直挂静止无功发生器。本技术能够克服现有技术的不足，取消现有SVG设备匹配的三相高压电压互感器，采用用户母线高压柜内的高压电压互感器的二次电压采样信号作为并网电压信号，同时基于专家系统实现三相系统电压及电流采样信号的自适应匹配控制。本技术通过特定的算法及硬件检测电路，推算出相序的接法，进行自动调整级连H桥逆变单元输出电压的相位与系统电网电压相位一致，实现高效、准确的并网。本技术的技术解决方案是，包括触摸屏、PLC、主控制器DSP、核心控制器FPGA、滤波电路、运放电路与AD采样电路、信号调理电路、光纤、RS485，主控制器DSP配有操作系统，核心控制器FPGA配有数据处理系统，其特征在于，触摸屏通过RS485配接PLC，PLC通过RS485配接主控制器DSP，PLC通过光纤配接核心控制器FPGA，主控制器DSP与核心控制器FPGA连接，核心控制器FPGA配接滤波电路、运放电路与AD采样电路，滤波电路、运放电路与AD采样电路配接信号调理电路，核心控制器FPGA通过光纤与H桥逆变单元CPLD配连。其特征在于，主控制器DSP与核心控制器FPGA的连接是通过管脚硬连接。其特征在于，PLC设有两个输入端口和一个输出端口。其特征在于，PLC设有的两个输入端口分别配接变压器连接组别设定单元和电网性质设定单元。其特征在于，PLC设有的一个输出端口配接相位生成及调整记录和电压、电流相量图单元。其特征在于，核心控制器FPGA采用ALTRA的CycloneIV系列的芯片EP4CE115F23I7。其特征在于，核心控制器FPGA与H桥逆变单元CPLD采用二根光纤通迅。本技术的工作过程主要包括以下步骤：第一步骤：把用户的主变压器的原边的三相相电压、二相相电流的二次采样信号，接入信号调理电路。通过信号调理电路上的低压电压互感器、电流互感器折算成一定范围的电压信号。第二步骤:从用户35kV的高压PT柜取直挂SVG并网所需的三相并网相电压信号，即把用户35kV高压PT柜内的电压互感器二次侧的电压信号引入信号调理电路，转换成一定范围的电压信号。第三步骤：采样信号经过滤波电路、运放电路及AD采样电路的处理后，再由核心控制器FPGA对采样信号进行实时的模数转换及基波提取，得到主变压器原边三相相电压Uha、Uhb、Uhc信号，原、副边三相相电流Iha、Ihb、Ihc、Isa、Isb、Isc信号，并网相电压Usa、Usb、Usc信号。第四步骤：根据用户主变压器的连接组别及电网的性质判断，从而调整级连H桥逆变单元输出：根据用户主变压器的连接组别，FPGA计算Uha与Usa的相位差、Uhb与Usb的相位差、Uhc与Usc的相位差，同时判断主变高压侧信号Uha、Uhb、Uhc的正、负相序是否与主变压器副边相电压Usa、Usb、Usc的正、负相序相同；判断用户主变压器原边的相电压与相电流的相位差即Uha与Iha的相位差、Uhb与Ihb的相位差、Uhc与Ihc的相位差是否与用户主变压器原边电网的性质相对应；判断用户主变压器副边的相电压与相电流的相位差即Usa与Isa的相位差、Usb与Isb的相位差、Usc与Isc的相位差是否与用户主变压器副边电网的性质相对应。根据综合的判断与算法控制生成电压及电流信号的相量图，同时自动进行用户主变压器原边电压、原边与副边电流的自适应调整控制。第五步骤：根据检测出的三相系统并网相电压Usa、Usb、Usc的正、负相序自动调整控制器FPGA的三相调制波相位，通过PWM逆变控制，使三相级连H桥逆变单元的叠加输出相电压Uoa、Uob、Uoc的相位分别与系统并网相电压Usa、Usb、Usc的相位保持同向。根据直挂SVG输出的容性与感性无功，判断H桥逆变单元级连输出电压相位与SVG的A、C相霍尔输出电流Ioa、Ioc的相位差，综合判断与算法控制后，自动调整直挂SVG的A、C相霍尔输出电流Ioa、Ioc的相位。第六步骤：根据所有的实际采样信号生成各个采样信号的相量图，以及根据用户主变压器的连接组别生成的理论上的原、副边相电压相量图，并在操作记录中生成相位调整记录。本技术的优点是，与现有的技术相比，本技术的结构优化，设计合理，使用效果好。本技术通过特定的算法，能够快速的对35kV直挂SVG的用于无功补偿的电压及电流信号进行纠正，同时针对并网电压无论正、负序接线，进行自动调整H桥逆变单元电压叠加输出的相位与系统并网电压相位准确一致，同时做到电压、电流信号相量分布的可视化，极大的节省了时间和人力，保证了对相准确度。同时取消了体积大、不易安装、价格高的并网电压检测环节的高压电压互感器，降低了电气及结构设计人员的工作量和SVG装置的生产成本。核心控制器FPGA采用ALTRA的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多采样信号自适应匹配控制的35kV直挂静止无功发生器，包括触摸屏、PLC、主控制器DSP、核心控制器FPGA、滤波电路、运放电路与AD采样电路、信号调理电路、光纤、RS485，主控制器DSP配有操作系统，核心控制器FPGA配有数据处理系统，其特征在于，触摸屏通过RS 485配接PLC，PLC通过RS 485配接主控制器DSP，PLC通过光纤配接核心控制器FPGA，主控制器DSP与核心控制器FPGA连接，核心控制器FPGA配接滤波电路、运放电路与AD采样电路，滤波电路、运放电路与AD采样电路配接信号调理电路，核心控制器FPGA通过光纤与H桥逆变单元CPLD配连。

【技术特征摘要】
1.一种基于多采样信号自适应匹配控制的35kV直挂静止无功发生器，包括触摸屏、PLC、主控制器DSP、核心控制器FPGA、滤波电路、运放电路与AD采样电路、信号调理电路、光纤、RS485，主控制器DSP配有操作系统，核心控制器FPGA配有数据处理系统，其特征在于，触摸屏通过RS485配接PLC，PLC通过RS485配接主控制器DSP，PLC通过光纤配接核心控制器FPGA，主控制器DSP与核心控制器FPGA连接，核心控制器FPGA配接滤波电路、运放电路与AD采样电路，滤波电路、运放电路与AD采样电路配接信号调理电路，核心控制器FPGA通过光纤与H桥逆变单元CPLD配连。2.根据权利要求1所述的一种基于多采样信号自适应匹配控制的35kV直挂静止无功发生器，其特征在于，主控制器DSP与核心控制器FPGA的连接是通过管脚硬连接。3.根据权利要求1所述的一种基于多采样信号自...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵珊，杨培新，韩伟，
申请(专利权)人：大力电工襄阳股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42