用於電力有源濾波器的控制電路的製作方法
2023-05-07 16:30:06
專利名稱：用於電力有源濾波器的控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有源濾波器，特別是用於電力有源濾波器的控制電路。
背景技術：
現有的有源濾波器通常包括主控板、顯示板、採樣板(模塊)、開入開出板、光纖板， 採樣模塊大多採用信號調整模塊+採樣模塊的模式，其中信號調理模塊用於處理信號中的幹擾，採樣模塊對調理過的信號進行信號採集。採集板卡電路複雜，拆卸不方便、空間大，不便於測量調試。而現有的光纖板則表現出光信號強度較弱，雖然使得功耗較低，但是對於光纖穩定性要求較高，當光纖晃動的時候，極易出現接受信號出現跳動的問題，而且使用的晶片為國外進口，價格昂貴。
發明內容
本發明的目的是提供一種維護方便，性能安全可靠的用於電力有源濾波器的控制電路。本發明的目的是這樣實現的，用於電力有源濾波器的控制電路，它包括主控板、 採樣板、顯示板、光纖板、開入開出板和觸控螢幕，主控板通過總線接口分別與第一採樣板、第二採樣、開入開出板和光纖板電連接，主控板與顯示器和觸控螢幕通過顯示總線電連接；採樣板採集三相電流、電壓信號輸送至主控板和顯示板，主控板進行算法處理，將需要輸出的控制信號發送至光纖板、顯示板和開入開出板，光纖板將IGBT控制信號通過光纖發送出去， 開入開出板將開關量通過繼電器發送出去，顯示板與觸控螢幕直接進行數據傳輸，並將觸控螢幕接受到的信息反饋至主控板。採樣板的信號進入差分放大器後，通過差分放大器進行放大，差分放大器採用 AD620,差分放大器將放大後輸出到A/D晶片，由A/D晶片將模擬量轉換成數字量；A/D晶片分別與RAM和CPLD電連接，RAM和CPLD與採樣板總線接口連接，在主控制板控制下，由CPLD 完成時序操作，使A/D晶片將模擬量轉換成數字量存入RAM中，CPLD控制存貯數據和向採樣板總線接口輸出數據，主控板的DSP向CPLD發出一個命令，CPLD會提自動完成數據採集和輸出任務。採樣板包括第一採樣板和第二採樣板，它們具有相同的電路構架，對電力系統的電流或電壓信號進行採集，也可分開完成電流和電壓的採集。採樣板採樣電阻使用大封裝直插精密電阻，統一順序焊接，使得電阻一端高出電路板。採樣板的AD620是前置放大器，信號輸入端與浮地之間和大地之間分別有兩組電容C1、C2、C3，其中C3、C1到機箱外部地，通過板內螺柱與機箱外殼相連，C3、C2串聯到系統地，電容C3作為共公電容使用；兩組電容對輸入信號進行信號濾波和電磁屏蔽；AD620採樣電路採用正負電源供電，在正負電源串接穩壓管D3和D6，D3和D6的連接點與AD620的同
4相端電連接，構成信號鉗位電路；輸入端電阻R3與同相端一反相端之間的電容C7構成輸入濾波器，在AD620的管腳1和8之間的電阻R9為倍率調節電阻；用來濾除設定頻率以上的雜波，再次降低入板幹擾；R9和Rl為取樣電阻，輸出端Rll與C9進行二次濾波。主控板包括DSP、CPLD, RAM以及總線構成總線電路連接，顯示板包括顯示驅動、 IXD顯示器、顯示RAM，DSP、CPLD同時電連接主控板RAM和顯示板的RAM，顯示板的顯示驅動分別與RAM和IXD顯示器電連接。開入開出板包括光耦和電磁繼電器，開入或開出信號通過光耦後與電磁繼電器光耦合電連接，通過光耦OPl進行隔離，可以防止外部電磁幹擾造成的衝擊和過電壓進板；所述的電磁繼電器的線包有一反相併聯二極體D1，用於對線包進行保護，降低動作時的衝擊電壓。光纖板包括光纖發射頭電路，光纖發射頭電路中的HFBR-1527是光纖發射頭電路，它集成有8個管腳，2腳為發送端，2腳分為三路，第一路通過上拉電阻R19接電源，上拉電阻選IOK電阻；第二路通過電容C12分別與4. 7UF電容和一個電阻電連接，構成濾波電路，電阻另一端與HFBR-1527的1腳電連接，電容與HFBR-1527的3、4、5、8電連接，構成共地電路；第三路與PNP型三極的發射極電連接，三極體集電極接地，基極接發送控制端。本發明由主控板、採樣板、顯示板、光纖板、開入開出板和觸控螢幕構成，主控板通過總線接口分別與第一採樣板、第二採樣、開入開出板和光纖板電連接，主控板與顯示器和觸控螢幕通過顯示總線電連接；採樣板採集三相電流、電壓信號輸送至主控板和顯示板，主控板進行算法處理，將需要輸出的控制信號發送至光纖板、顯示板和開入開出板，光纖板將IGBT 控制信號通過光纖發送出去，開入開出板將開關量通過繼電器發送出去，顯示板與觸控螢幕直接進行數據傳輸，並將觸控螢幕接受到的信息反饋至主控板。它具有維護方便，性能安全可靠的特點。
下面結合實施例附圖對本發明作進一步說明 圖1是本發明實施例電路框圖2是採樣板電路框圖； 圖3是信號放大電路圖； 圖4是主控板與顯示板電原理圖； 圖5是開入開出板電原理圖； 圖6是光纖板電原理圖。圖中，1、主控板；2、採樣板；3、顯示板；4、觸控螢幕；5、光纖板；6、開入開出板；7、總線接口。
具體實施例方式如圖1所示，，它包括主控板1、採樣板2、顯示板3、光纖板5、開入開出板6和觸控螢幕4，主控板1通過總線接口 7分別與第一採樣板、第二採樣、開入開出板6和光纖板5電連接，主控板1與顯示器和觸控螢幕4通過顯示總線電連接。採樣板5(包括第一採樣板、第二採樣或根據需要增加數量)採集三相電流、電壓信號輸送至主控板1和顯示板3，主控板1
5進行算法處理，將需要輸出的控制信號發送至光纖板5、顯示板3和開入開出板6，光纖板5 將IGBT控制信號通過光纖發送出去，開入開出板6將開關量通過繼電器發送出去，顯示板 3與觸控螢幕4直接進行數據傳輸，並將觸控螢幕4接受到的信息反饋至主控板1。如圖2所示，給出採樣板1的電路框圖，信號進入差分放大器201後，通過差分放大器201進行放大，差分放大器201採用AD620，它是一款低噪聲、低功耗的測量放大器，差分放大器201將放大後輸出到A/D晶片202，由A/D晶片202將模擬量轉換成數字量。A/D 晶片202分別與RAM203和CPLD204電連接，RAM203和CPLD204與採樣板總線接口 205連接，在主控制板控制下，由CPLD204完成時序操作，使A/D晶片202將模擬量轉換成數字量存入RAM203中。CPLD204是帶EEPROM的可編程控制器，它比FPGA有著更方便的電寫入和修改功能，有利用實時修改和輸入參數。CPLD204控制存貯數據和向採樣板總線接口 205輸出數據。此過程中，主控板的DSP並不參與控制，完全由CPLD204完成，只要主控板的DSP向 CPLD204發出一個命令，CPLD204會提自動完成數據採集和輸出任務，節省了主控板的DSP 的時間，用於更好的處理顯示和對實時性高的其它操作。採樣板1包括圖中的第一採樣板和第二採樣板，它們具有相同的電路構架，可以完成相同的任務，如對電力系統的電流或電壓信號進行採集，也可分開完成電流和電壓的採集。採樣板1採樣電阻使用大封裝直插精密電阻，統一順序焊接，使得電阻一端高出電路板較多，便於整機調試的時候掛接示波器表筆。本發明的採樣板與市面同類採集板卡相比電路簡單，拆卸方便、節省空間，便於測量調試，同樣能夠達到預期的採樣效果。圖3是AD620進行前置放大的電路原理圖。採樣板1 AD620進行前置放大，Inl為信號輸入端，信號輸入端與浮地之間和大地之間分別有兩組電容Cl、C2、C3，其中C3、Cl到機箱外部地，通過板內螺柱與機箱外殼相連，如此可讓進板處覆銅與外部機箱相連，此處覆銅與板內覆銅互相隔離，起到屏蔽作用，C3、C2串聯到系統地，電容C3作為共公電容使用。 兩組電容對輸入信號進行信號濾波和電磁屏蔽；採樣電路採用正負電源供電，在正負電源串接穩壓管D3和D6，D3和D6的連接點與AD620的同相端電連接，構成信號鉗位電路，用於保護採樣電路由於電壓不穩定造成採用電路的損壞；輸入端R3與同相端一反相端之間的電容C7構成輸入濾波器，在AD620R9的管腳1和8之間的電阻R9為倍率調節電阻；用來濾除設定頻率以上的雜波，再次降低入板幹擾；R9和Rl為取樣電阻，輸出端Rll與C9進行二次濾波；降低板內其他電路對電源反饋造成的信號波動。本發明中，Cl處的接地為機箱外部地，通過板內螺柱與機箱外殼相連，如此可讓進板處覆銅與外部機箱相連，此處覆銅與板內覆銅互相隔離，起到屏蔽作用，且進板信號通過電容C3，Cl大地相連，板內地通過電阻R4與機箱相連，可以降低進板幹擾。R3與C7組成 RC濾波電阻，並且可以通過此電路確定放大電路輸入與輸出的相角差，以便在程序中調控。 AD620為差分放大器，在前部電路的配合下，可以達到足夠的濾波效果，是的輸出波形安全可靠。其中輸出端Rll與C9組成的濾波電路。如圖4所示，給出主控板1和顯示板3電路框圖，主控板1包括DSP101、CPLD102、 RAM103以及總線104構成總線電路連接，顯示板3包括顯示驅動301、IXD顯示器303、顯示 RAM302，DSPlOl、CPLD102同時電連接主控板1 RAM103和顯示板3的RAM302，顯示板3的顯示驅動301分別與RAM302和IXD顯示器303電連接。採用DSP-—CPLD-—RAM以及總線的工作流程。DSP速度最快，CPLD速度可調，RAM以及總線速度最慢。DSP進行主要的高速信號處理，數據對接通過CPLD在RAM和總線上完成。當DSP需要數據的時候，提前給CPLD發信息，CPLD從慢速RAM或總線提取數據，提取完畢並進行簡單的格式處理後，給DPS信號， 然後DSP總CPLD中提取所需要的信息。利用時序配合達到高速處理的目的。DPS向外放數據的過程同上。主控板與顯示板大體一致，通過不同的接口連接成為不同的功能。另外主控板與顯示板採用信息共享模式，即主控板與顯示板裡的RAM同步接受和儲存數據，這樣做的好處是(1)當其中一個RAM損壞時，可以從另外的RAM中提取數據；(2)正常情況下，這兩個板子使用數據時都從自己板內的RAM中讀取數據，比只有一個RAM的情況下(每有RAM的板子需要通過總線讀取另外一個板子上的RAM裡的數據)降低總線幹擾，減少誤碼，並能提高數據使用速度(只有一個RAM的時候會佔用總線)。(3)採樣板和開入開出板內的CPLD起有RAM的作用，因此每個需要數據傳輸的板子只有在需要放出數據的時候才會佔用總線，提高了循環速度和總線利用率，同時降低了主控和顯示板的CPLD的容量要求。每個板內的RAM與總線對於CPLD來說是並聯結構，必要的時候(RAM損壞)CPLD可以跳過RAM 直接從總線讀數。但是如此方法會降低循環速度和總線利用率，僅作為應急方案。如圖5所示，開入開出板6包括光耦601和電磁繼電器602，開入或開出信號通過光耦601後與電磁繼電器602光耦合電連接，通過光耦OPl進行隔離，可以防止外部電磁幹擾造成的衝擊和過電壓進板。所述的電磁繼電器602的線包有一反相併聯二極體D1，用於對線包進行保護，降低動作時的衝擊電壓。如圖6所示，HFBR-1527是光纖發射頭電路，它集成了光纖發光頭和發發送電路， 集成有8個管腳，2腳為發送端，2腳分為三路，第一路通過上拉電阻R19接電源，上拉電阻選IOK電阻。第二路通過電容C12分別與4. 7UF電容和一個電阻電連接，構成濾波電路， 電阻另一端與HFBR-1527的1腳電連接，電容與HFBR-1527的3、4、5、8電連接，構成共地電路。第三路與PNP型三極的發射極電連接，三極體集電極接地，基極接發送控制端。增加PNP 型三極的光纖發射頭外圍電路，與intersil推薦典型電路相比具有測量方便，信號強弱可調，信號穩定等特點。主控板1、採樣板2、顯示板3、光纖板5、開入開出板6經總線進板前都加的匹配電阻，用來消除進板時邊沿的波動，同時降低總線幹擾。
權利要求
1.用於電力有源濾波器的控制電路，其特徵是它包括主控板(1)、採樣板(2)、顯示板(3)、光纖板(5)、開入開出板(6)和觸控螢幕(4)，主控板(1)通過總線接口(7)分別與第一採樣板、第二採樣、開入開出板(6)和光纖板(5)電連接，主控板(1)與顯示器和觸控螢幕(4) 通過顯示總線電連接；採樣板(5)採集三相電流、電壓信號輸送至主控板(1)和顯示板(3)， 主控板(1)進行算法處理，將需要輸出的控制信號發送至光纖板(5)、顯示板(3)和開入開出板(6)，光纖板(5)將IGBT控制信號通過光纖發送出去，開入開出板(6)將開關量通過繼電器發送出去，顯示板(3 )與觸控螢幕(4)直接進行數據傳輸，並將觸控螢幕(4)接受到的信息反饋至主控板(1)。
2.根據權利要求1所述的用於電力有源濾波器的控制電路，其特徵是採樣板的信號進入差分放大器後，通過差分放大器進行放大，差分放大器採用AD620，差分放大器將放大後輸出到A/D晶片，由A/D晶片將模擬量轉換成數字量；A/D晶片分別與RAM和CPLD電連接，RAM和CPLD與採樣板總線接口連接，在主控制板控制下，由CPLD完成時序操作，使A/D 晶片將模擬量轉換成數字量存入RAM中，CPLD控制存貯數據和向採樣板總線接口輸出數據，主控板的DSP向CPLD發出一個命令，CPLD會提自動完成數據採集和輸出任務。
3.根據權利要求1所述的用於電力有源濾波器的控制電路，其特徵是採樣板包括第一採樣板和第二採樣板，它們具有相同的電路構架，對電力系統的電流或電壓信號進行採集，也可分開完成電流和電壓的採集。
4.根據權利要求1所述的用於電力有源濾波器的控制電路，其特徵是採樣板採樣電阻使用大封裝直插精密電阻，統一順序焊接，使得電阻一端高出電路板。
5.根據權利要求1所述的用於電力有源濾波器的控制電路，其特徵是採樣板的AD620 是前置放大器，信號輸入端與浮地之間和大地之間分別有兩組電容Cl、C2、C3，其中C3、Cl 到機箱外部地，通過板內螺柱與機箱外殼相連，C3、C2串聯到系統地，電容C3作為共公電容使用；兩組電容對輸入信號進行信號濾波和電磁屏蔽；AD620採樣電路採用正負電源供電， 在正負電源串接穩壓管D3和D6，D3和D6的連接點與AD620的同相端電連接，構成信號鉗位電路；輸入端電阻R3與同相端一反相端之間的電容C7構成輸入濾波器，在AD620的管腳 1和8之間的電阻R9為倍率調節電阻；用來濾除設定頻率以上的雜波，再次降低入板幹擾； R9和Rl為取樣電阻，輸出端Rll與C9進行二次濾波。
6.根據權利要求1所述的用於電力有源濾波器的控制電路，其特徵是主控板包括 DSP、CPLD, RAM以及總線構成總線電路連接，顯示板包括顯示驅動、IXD顯示器、顯示RAM， DSP、CPLD同時電連接主控板RAM和顯示板的RAM，顯示板的顯示驅動分別與RAM和IXD顯示器電連接。
7.根據權利要求1所述的用於電力有源濾波器的控制電路，其特徵是開入開出板包括光耦和電磁繼電器，開入或開出信號通過光耦後與電磁繼電器光耦合電連接，通過光耦 OPl進行隔離，可以防止外部電磁幹擾造成的衝擊和過電壓進板；所述的電磁繼電器的線包有一反相併聯二極體D1，用於對線包進行保護，降低動作時的衝擊電壓。
8.根據權利要求1所述的用於電力有源濾波器的控制電路，其特徵是光纖板包括光纖發射頭電路，光纖發射頭電路中的HFBR-1527是光纖發射頭電路，它集成有8個管腳，2腳為發送端，2腳分為三路，第一路通過上拉電阻R19接電源，上拉電阻選IOK電阻；第二路通過電容C12分別與4. 7UF電容和一個電阻電連接，構成濾波電路，電阻另一端與HFBR-1527的1腳電連接，電容與HFBR-1527的3、4、5、8電連接，構成共地電路；第三路與PNP型三極的發射極電連接，三極體集電極接地，基極接發送控制端。
全文摘要
本發明涉及一種有源濾波器，特別是用於電力有源濾波器的控制電路。它包括主控板(1)、採樣板(2)、顯示板(3)、光纖板(5)、開入開出板(6)和觸控螢幕(4)，主控板(1)通過總線接口(7)分別與第一採樣板、第二採樣、開入開出板(6)和光纖板(5)電連接，主控板(1)與顯示器和觸控螢幕(4)通過顯示總線電連接；採樣板(5)採集三相電流、電壓信號輸送至主控板(1)和顯示板(3)，主控板(1)進行算法處理，將需要輸出的控制信號發送至光纖板(5)、顯示板(3)和開入開出板(6)，光纖板(5)將IGBT控制信號通過光纖發送出去，開入開出板(6)將開關量通過繼電器發送出去，顯示板(3)與觸控螢幕(4)直接進行數據傳輸，並將觸控螢幕(4)接受到的信息反饋至主控板(1)。
文檔編號H02J3/01GK102437577SQ20111043833
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月24日 優先權日2011年12月24日
發明者於春偉, 張潔, 張洪磊, 鄭紹忠 申請人:西安天虹電器有限公司