一種電力負載安全運行控制系統的製作方法
2023-05-04 03:54:51 2
本發明涉及一種控制系統，具體是一種電力負載安全運行控制系統。
背景技術：
隨著電力產業的不斷發展，越來越多的家用電器進入了普通百姓家裡，尤其是現在電子產業發展的及其迅速，從照明燈具到冰箱、空調，再到近些年不斷推廣的電動車、電磁爐，可以說家庭電網的穩定性直接關係到人們的日常生活，而電力線路在傳輸到家庭電網的時候經常出現電磁幹擾、電網波動等現象，導致用電負載出現過壓的情，因此需要針對過壓情況對這類用電設備提供有效的保護。
過壓保護是指被保護線路電壓超過預定的最大值時，使電源斷開或使受控設備電壓降低的一種保護方式。
常見的過壓保護元器件或設備有防雷器、壓敏電阻、避雷器等。在通信電源領域，為防止雷電瞬間高電壓對其造成巨大損害，通常會配置壓敏電阻對其進行過壓防雷保護。當雷電產生的瞬間高電壓施加在壓敏電阻兩端時，壓敏電阻阻值變得無窮小，使得壓敏電阻導通並將雷電產生的大電流引入大地，從而保護電源設備不受雷電損傷。在電源系統側通常會使用防雷器對交流、直流進行過壓保護。
因此需要一種綜合的保護系統，對電力負載提供有效穩定的保護。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種結構簡單、性能穩定的電力負載安全運行控制系統，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種電力負載安全運行控制系統，包括電流採集模塊、電壓採集模塊、信號調理模塊a、信號調理模塊b、轉換電路、處理器、a/d轉換器、電源模塊、硬體保護模塊和接口模塊，其特徵在於，所述電流採集模塊採集到負載的電流信息並送入轉換電路中，從轉換電路輸出的信號送入信號調理模塊b中進行信號調理，信號調理模塊b的輸出端連接a/d轉換器，從a/d轉換器輸出的信號送入處理器中，電壓採集模塊採集到負載的電壓信息並送入信號調理模塊a中進行信號調理，信號調理模塊a的輸出端連接a/d轉換器，從a/d轉換器輸出的信號送入處理器中，處理器還分別連接接口模塊、電源模塊、光纖、存儲器和硬體保護模塊，硬體保護模塊還連接故障檢測模塊，接口模塊還分別連接顯示電路、jtag接口模塊和通訊模塊，光線還連接驅動模塊。
作為本發明的優選方案：所述電壓檢測模塊包括二極體d1、電阻r1、電阻r2和光耦合器ic1，二極體d1的陰極連接電源vcc，二極體d1的陽極連接二極體d2的陰極、電容c1、電容c2、電阻r2、光耦合器ic1的腳4和信號輸出端out，光耦合器ic1的腳3連接電阻r1，電阻r2的另一端連接電容c1的另一端、電容c2的另一端和二極體d2的陽極並接地，電阻r1的另一端連接電阻r3、電阻r4和電源vcc，電阻r3的另一端連接光耦合器ic1的腳1，光耦合器ic1的腳2連接電阻r4的另一端、電容c3和三端可調基準源q1的陰極，電容c1的另一端連接電阻r5，電阻r5的另一端連接電阻r6、電阻r7和三端可調基準源q1的參考極，三端可調基準源q1的陽極連接電阻r7並接地，電阻r6的另一端連接信號輸入端in，光耦合器ic1的型號為4n25。
作為本發明的優選方案：所述a/d轉換模塊的核心部件是tlv1544晶片。
作為本發明的優選方案：所述控制器為tms320lf2812型dsp控制器。
作為本發明的優選方案：所述轉換電路為電流-電壓轉換電路。
作為本發明的優選方案：所述信號調理電路a和信號調理電路b均為減壓電路。
作為本發明的優選方案：所述驅動模塊為pwm隔離驅動電路。
所述電流檢測模塊採用電流型霍爾傳感器所述電流檢測模塊採用電流型霍爾傳感器。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明電力負載安全運行控制系統通過採集電力負載運行迴路上的電壓、電流等信息，在經過信號調理、a/d轉換、降壓等步驟使採集信號變為微弱的電信號送入dsp進行處理，通過dsp的處理最終實現對電力負載的pwm控制，不僅增加了電力負載的運行穩定性，而且具有保護的功效，因此具有穩定性強、智能程度高和功能多樣的優點。
附圖說明
圖1為電力負載安全運行控制系統的結構框圖；
圖2為電壓檢測模塊的電路圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1-2，本發明實施例中，一種電力負載安全運行控制系統，包括電流採集模塊、電壓採集模塊、信號調理模塊a、信號調理模塊b、轉換電路、處理器、a/d轉換器、電源模塊、硬體保護模塊和接口模塊，所述電流採集模塊採集到負載的電流信息並送入轉換電路中，從轉換電路輸出的信號送入信號調理模塊b中進行信號調理，信號調理模塊b的輸出端連接a/d轉換器，從a/d轉換器輸出的信號送入處理器中，電壓採集模塊採集到負載的電壓信息並送入信號調理模塊a中進行信號調理，信號調理模塊a的輸出端連接a/d轉換器，從a/d轉換器輸出的信號送入處理器中，處理器還分別連接接口模塊、電源模塊、光纖、存儲器和硬體保護模塊，硬體保護模塊還連接故障檢測模塊，接口模塊還分別連接顯示電路、jtag接口模塊和通訊模塊，光線還連接驅動模塊。
作為本發明的優選方案：所述電壓檢測模塊包括二極體d1、電阻r1、電阻r2和光耦合器ic1，二極體d1的陰極連接電源vcc，二極體d1的陽極連接二極體d2的陰極、電容c1、電容c2、電阻r2、光耦合器ic1的腳4和信號輸出端out，光耦合器ic1的腳3連接電阻r1，電阻r2的另一端連接電容c1的另一端、電容c2的另一端和二極體d2的陽極並接地，電阻r1的另一端連接電阻r3、電阻r4和電源vcc，電阻r3的另一端連接光耦合器ic1的腳1，光耦合器ic1的腳2連接電阻r4的另一端、電容c3和三端可調基準源q1的陰極，電容c1的另一端連接電阻r5，電阻r5的另一端連接電阻r6、電阻r7和三端可調基準源q1的參考極，三端可調基準源q1的陽極連接電阻r7並接地，電阻r6的另一端連接信號輸入端in，光耦合器ic1的型號為4n25。
a/d轉換模塊的核心部件是tlv1544晶片。控制器為tms320lf2812型dsp控制器。轉換電路為電流-電壓轉換電路。信號調理電路a和信號調理電路b均為減壓電路。驅動模塊為pwm隔離驅動電路。
本發明的工作原理是：電流採集模塊採集到負載的電流信息並送入轉換電路中，從轉換電路輸出的信號送入信號調理模塊b中進行信號調理，信號調理模塊b的輸出端連接a/d轉換器，從a/d轉換器輸出的信號送入處理器中，電壓採集模塊採集到負載的電壓信息並送入信號調理模塊a中進行信號調理，信號調理模塊a的輸出端連接a/d轉換器，從a/d轉換器輸出的信號送入處理器中，處理器還分別連接接口模塊、電源模塊、光纖、存儲器和硬體保護模塊，硬體保護模塊還連接故障檢測模塊，接口模塊還分別連接顯示電路、jtag接口模塊和通訊模塊，光線還連接驅動模塊。
由上述內容可知，系統主要由一片高性能32位定點dsp晶片tms320lf2812和相關外圍電路組成。其主要功能是：將數據採集電路輸出的模擬信號轉換為數位訊號，計算得出補償指令電流，然後生成並發出控制逆變器的pwm驅動脈衝信號，並且根據不同的故障狀態產生不同的保護動作，協調系統內部的邏輯、擴展i/o接口、簡化外圍電路等功能。
數據採集電路包括電壓採集電路和電流採集電路，主要負責電壓、電流等模擬信號的轉換等處理。由於被檢測的電壓電流量數值比較大,數值遠超過dsp允許的輸入信號範圍，因此，需要把這些模擬電信號降低，並將電流量變換為電壓量，雙極性信號變成單極性信號，並進行電平匹配，a/d轉換後送入dsp進行運算。實現方法簡述如下：電壓、電流信號(包括2個直流母線電壓、3個負載電流以及3個補償器輸出電流)經電流型霍爾傳感器變換後，在高精度採樣電阻上形成與原信號成比例的電壓信號，再經濾波、隔離、電平變換後，得到0～3v模擬量輸入電壓，最後經12位a/d變換後進入dsp內處理
電壓採集模塊的電路如圖2所示：由三端穩壓器q1和光電耦合器ic1之問的配合來構成。q1與ic1一次側的led串聯，q1陰極流過的電流就是光電耦合器ic1內部的發光二極體的電流。從in輸入的電壓經由電阻r5、電阻r6和電阻r7組成的分壓網絡後形成參考電壓與三端穩壓器q1中的2.5v基準電壓進行比較，在三端穩壓器q1的陰極上形成誤差電壓，使光電耦合器ic1內部的發光二極體的工作電流發生變化，再通過光耦將變化的電流信號轉換為電壓信號送人輸出端out。
pwm隔離驅動電路，是將控制系統模塊產生的光碟機動脈衝信號轉換為電驅動脈衝信號，同時經過功率放大處理後，最終輸出6路pwm信號，實現對逆變主電路igbt的驅動控制。當裝置出現過流、短路等故障時，立即封鎖igbt的驅動脈衝，並向核心系統控制模塊發送保護信號。
硬體保護電路，為了保證apf可靠穩定的工作，該補償裝置需要有完善的保護系統。當補償裝置發生短路、過流、過壓、超溫、欠壓等故障時，故障信號經過故障檢測電路處理後，立即封鎖pwm驅動脈衝信號，並進行報警等處理，控制apf系統自動退出運行，以保護系統安全。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。