电网谐波与闪变综合抑制控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电网谐波与闪变综合抑制控制装置，此装置在上电后进行自检和初始化之后，通过霍尔传感器和Ａ／Ｄ芯片对配电网系统中和谐波与闪变综合抑制设备主电路中的电压、电流信号进行采样，通过ＡＲＭ芯片和ＦＰＧＡ的处理，采用相应的检测方法检测出电压、电流信号的谐波和无功分量，再根据相应的现有控制策略经过计算得到对抑制设备中电力电子器件的相应的控制信号，通过ＣＰＬＤ芯片合成出驱动电力电子器件的导通或截止的开关信号对电力电子器件进行相应的控制，从而对配电网系统中的谐波和闪变进行综合的抑制。本实用新型专利技术同时可以实现对电力电子器件进行自检，并且在发生故障的时候改变控制策略并且报警以提高系统的稳定性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电能质量方面谐波补偿与闪变抑制
，涉及一种电 网谐波与闪变综合抑制控制装置。背彔技术随着非线性电力电子器件和装覽以及电弧炉、大型轧钢机、电力机车等冲 击性、波动性负荷在现代工业中广泛地应用，使得电网中电压和电流波形畸变 越来越严重，谐波水平不断上升，产生电压波动、闪变、三相不平衡等电能质 量问题。但另一方面，随着各种g杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备 不断普及，人们对电能质量的要求越来越高，因此电力系统必须要能够对电网 谐波与闪变进行抑制。随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐 步转向电网谐波与闪变综合抑制装置。为了实现对电网谐波和闪变进行抑制， 必须要能够设计可靠、稳定的控制电路对电网谐波与闪变综合抑制装置进行准 确、可靠的控制以保证其运行。
技术实现思路
本技术提高一种实时控制且系统工作稳定性高的电网谐波与闪变综合 抑制控制装置。本技术采用如下技术方案一种电网谐波与闪变综合抑制控制装置，包括采样电路、逻辑信号处理及 开关量输入、输出电路、可编程逻辑电路及主控电路，采样电路用于对系统和 负载的电压、电流进行采样，采样电路的数字信号输出端与主控制芯片的数据 总线连接，主控电路的控制信号输出端及开关量信号输出端与逻辑信号处理及开关 量输入、输出电路的控制信号输入端及开关量信号输入端连接，逻辑信号 处理及开关量输入、输出电路的控制信号输出端与采样电路的控制信号输入端 连接，逻辑信号处理及开关量输入、输出电路用于从主控电路得到逻辑处理信 号并合成相应的控制信号和开关量输出信号，控制信号输出至采样电路，开关 量输出信号接至开关量输出端子用于控制电网谐波与闪变综合抑制设备，主控 电路的地址总线、数据总线、复位信号线以及中断信号线，使能信号线、片选信 号线、读信号线、写信号线分别与可编程逻辑电路电路的FPGA芯片 EP1C6Q240C8的地址总线、数据总线、复位信号线以及中断信号线、使能信号 线、片选信号线、读信号线、写信号连接线。本技术在上电后进行自检和初始化之后，通过霍尔传感器和A/D芯片 对配电网系统中和谐波与闪变综合抑制设备主电路中的电压、电流信号进行采 样，通过ARM芯片和FPGA的处理，采用相应的检測方法检测出电压、电流信 号的谐波和无功分量，再根据相应的现有控制策略经过计算得到对抑制设备中 电力电子器件的相应的控制信号，通过CPLD芯片合成出驱动电力电子器件的 导通或截止的开关信号对电力电子器件进行相应的控制，从而对配电网系统中 的谐波和闪变进行综合的抑制。本技术同时可以实现对电力电子器件进行 自检，并且在发生故陣的时候改变控制策略并且报蕾以提髙系统的稳定性。实 用新型中的液晶显示和键盘可以进行数据显示和参数的修改等人机接口功能。 技术中采用以太网和RS—232和RS—485实现通讯功能，保证数据的传输 的快速和可靠。与现有技术相比，本技术具有如下优点本技术针对谐波电流和无功电流的综合抑制的控制特性采用ARM9微 处理器和复杂可编程逻辑器件CPLD及现场可编程逻辑阵列FPGA等集成芯片 实现对谐波、无功分量的检测，采用谐波与闪变综合抑制控制策略对新型电网 谐波与闪变综合抑制设备进行实时的控制，实现对谐波电流和无功电流的综合 抑制。本装置具有以下优点*采用ARM+FPGA的体系结构，充分的发挥了 32位的微处理芯片ARM9 的主频高，运算能力强，外围硬件资源丰富，可以很好的满足本装置的控制 性能要求，并且可以方便的进行功能的扩展。*该控制电路中采用了CPLD/FPGA器件，lilFPGA器件实现检测电流、电 压等模拟量计算，通过CPLD器件合成出相应的控制信号，这样可以利用硬件来实现复杂的检测和控制功能，从而保证了运算的快速、稳定、准确，以实现对电力电子器件的实时控制。 *该控制电路针对谐波和无功综合抑制的要求，设计了灵活的人机接口电路，可以方便的査询当前的工作状况，并且将一些工作参数输入控制系统；同时该电路设计了通信接口方便数据的交换。 *该装置采用霍尔传感器和髙速、低功耗的A/D转换芯片，保证了对电压、电流信号的采样和转换的快速和准确。同时装置中采用复杂可编程器件CPLD实现控制信号的合成，开关量的输入/输出等功能，保证了系统工作的稳定性。附图说明图1是本技术的系统组成图，其中1部分为电压/电流传感器及A/D采 样模块，图中11为霍尔电压、电流传感器，12, 13， 14, 15为四片A/D芯片 AD7恥5: 2部分为逻辑信号处理及开关量输入、输出电路，图中21为CPLD芯 片XC95144: 3部分为控制电路的人机接口模块，图中31为双口 RAM数据存 储芯片IDT70V08， 32为液晶显示屏，33为液晶显示控制芯片SED1335， 34为 51单片机芯片W77E58, 35为键盘；图中4部分为控制电路的数据通讯模块， 图中41为以太网收发芯片LXT971 ， 42为串口通信RS485芯片，43为串口通信 RS232芯片；5部分为外部存储器扩展模块，图中51、 52为两片同歩动态随机 存储芯片IS42SI16400A, 53、 54为两片FLASH存储芯片SST39VF160; 6部分 为控制电路，采用FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)，图 中61为FPGA芯片，采用EP1C6Q240C8芯片；7部分为控制电路的主控制芯 片电路，图中71为主控芯片，采用ARM9系列的AT91RM9200芯片。图2是技术中的A/D采样电路图图3是技术中的CPLD电路图图4是技术中的外部存储器扩展电路图；图5是技术中的FPGA器件与ARM芯片的连接图图；图6是控制电路的ARM微处理器电路图。具体实施方式一种电网谐波与闪变综合抑制控制装覽，包括采样电路l、逻辑信号处理及 开关量输入、输出电路2、可编程逻辑电路6及主控电路7，采样电路l用于对 系统和负载的电压、电流进行采样，采样电路1的数字信号输出端与主控制芯 片71的数据总线连接，主控电路7的控制信号输出端及开关量信号输出端与逻 辑信号处理及开关量输入、输出电路2的控制信号输入端及开关量信号输入端 连接，逻辑信号处理及开关量输入、输出电路2的控制信号输出端与采样电路1 的控制信号输入端连接，逻辑信号处理及开关量输入、输出电路2用于从主控 电路7得到逻辑处理信号并合成相应的控制信号和开关量输出信号，控制信号 输出至采样电路1,开关量输出信号接至开关量输出端子用于控制电网谐波与闪 变综合抑制设备，主控电路7的地址总线、数据总线、复位信号线以及中断信 号线，使能信号线、片选信号线、读信号线、写信号线分别与可编程逻辑电路电 路6的FPGA芯片EP1C6Q240C861的地址总线、数据总线、复位信号线以及屮 断信号线、使能信号线、片选信号线、读信号线、写信号连接线。上述电网谐波与闪变综合抑制控制装置，在主控电路7上设有外部存储器 扩展电路5，外部存储器扩展电路5的地址线、数据信号总线及控制信号总线分 别与主控电路7的地址线、数据总线及控制信号总线相连接。下面参照附图，对本技术的具体实施方案作一详细说明-1、系统设计控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网谐波与闪变综合抑制控制装置，其特征在于包括采样电路（１）、逻辑信号处理及开关量输入、输出电路（２）、可编程逻辑电路（６）及主控电路（７），采样电路（１）用于对系统和负载的电压、电流进行采样，采样电路（１）的数字信号输出端与主控制芯片（７１）的数据总线连接，主控电路（７）的控制信号输出端及开关量信号输出端与逻辑信号处理及开关量输入、输出电路（２）的控制信号输入端及开关量信号输入端连接，逻辑信号处理及开关量输入、输出电路（２）的控制信号输出端与采样电路（１）的控制信号输入端连接，逻辑信号处理及开关量输入、输出电路（２）用于从主控电路（７）得到逻辑处理信号并合成相应的控制信号和开关量输出信号，控制信号输出至采样电路（１），开关量输出信号接至开关量输出端子用于控制电网谐波与闪变综合抑制设备，主控电路（７）的地址总线、数据总线、复位信号线以及中断信号线，使能信号线、片选信号线、读信号线、写信号线分别与可编程逻辑电路电路（６）的ＦＰＧＡ芯片ＥＰ１Ｃ６Ｑ２４０Ｃ８（６１）的地址总线、数据总线、复位信号线以及中断信号线、使能信号线、片选信号线、读信号线、写信号连接线。

【技术特征摘要】
1、 一种电网谐波与闪变综合抑制控制装置，其特征在于包括采样电路(1)、 逻辑信号处理及开关量输入、输出电路(2)、可编程逻辑电路(6)及主控电路(7)，采样电路(1)用于对系统和负载的电压、电流进行采样，采样电路(1) 的数字信号输出端与主控制芯片(71)的数据总线连接，主控电路(7)的控制 信号输出端及开关量信号输出端与逻辑信号处理及开关量输入、输出电路(2) 的控制信号输入端及开关量信号输入端连接，逻辑信号处理及开关量输入、输 出电路(2)的控制信号输出端与采样电路(1)的控制信号输入端连接，逻辑 信号处理及开关量输入、输出电路(2)用于从主控电路(7)得到逻辑处理信 号并合成相应的控制信号和开关量输出信号，控...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建勇，梅军，丁祖军，曾伟，袁涛，康静，沈亚飞，陈娟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]