一種調壓穩壓控制系統的製作方法
2023-09-19 23:44:20 1
專利名稱：一種調壓穩壓控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用輸變電領域的調壓穩壓控制系統
背景技術：
目前現有的交流調壓穩壓的控制技術分為採用伺服電機轉動帶動碳刷運動運動切換變壓器繞組抽頭實現調壓穩壓，雖然輸出電壓是無極調節的，但由於電機和碳刷側存在，使其存在調節速度慢，壽命短，易卡殼、體積重量達等缺點；採用可控矽為電子開關來調節變壓器繞組抽頭的位置，但是其調節是有極的，存在輸出電壓精度差的缺點；採用基準正弦波作為調製波形的PWM控制，由於要與輸入完全同步的基準正弦波，因而控制電路變得極為複雜。
實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種調壓穩壓控制系統，它響應快，實時準確給出交流斬波器完成的電壓補償值。實現上述目的的一種技術方案是一種調壓穩壓控制系統，在於其包括輸入電壓計算模塊、優化電壓補償模塊、交流斬波器控制模塊、人機界面模塊和DSP(數位訊號處理，Digital Signal Proces s ing)控制模塊，所述DSP控制模塊包括DSP核心單元、信號採集單元和PWM(脈寬調製，Pulse Width Modulation)輸出單元，所述DSP核心單元內置DSP晶片；所述人機界面模塊在得到設置指令後，將其傳給DSP模塊，DSP模塊中的信號採集單元在完成信號採後，將所述信號傳遞給實時電壓計算模塊，由實時電壓計算模塊完成對電壓補償前後輸入電壓與電壓基準值偏差的計算；所述實時電壓計算模塊在得到結果後，將所述結果傳遞給優化電壓補償模塊和交流斬波器控制模塊；所述優化電壓補償模和所述交流斬波器控制模塊根據所述結果分別確定最優電壓補償方案和斬波器的控制方案；所述優化電壓補償模塊和交流斬波器控制模塊將上述確定的方案，通過信號傳遞給DSP模塊中的PWM輸出單元，生成PWM波形，控制IGBT的變換，完成調壓穩壓的控制。進一步的，所述DSP模塊還包括對外部設備或系統進行通信的標準通信接口。進一步的，所述優化電壓補償模塊採用絕緣柵雙極型功率管IGBT作為換流元件，進一步的，所述優化電壓補償模塊內設置拓卜結構，所述拓卜結構採用全控三相全橋結構。進一步的，所述DSP晶片上設置看門狗安全認證單元。本實用新型，通過實時採樣輸入電壓和補償電壓參數，計算投切前後的電壓控制情況，根據計算結果，確定電壓補償方案，控制斬波器開關管中絕緣柵雙極型功率管IGBT 的開關，從而提高系統的響應速度。
圖1為本實用新型調壓穩壓控制裝置的結構框圖。圖2為本實用新型調壓穩壓控制裝置DSP控制模塊的結構框圖。
具體實施方式
請參閱圖1和圖2，本實用新型的為了能更好地對本實用新型的技術方案進行理解，下面通過具體的實施例並結合附圖進行詳細地說明請參閱圖1，本實用新型的調壓穩壓控制系統，包括輸入電壓計算模塊1、優化電壓補償模塊2、交流斬波器控制模塊3、人機界面模塊5和DSP控制模塊4，所述人機界面模塊4包括調試接口、鍵盤、顯示屏，以供調試和設置。請參閱圖2，所述DSP控制模塊4包括DSP核心單元11、信號採集單元12和PWM 輸出單元13，所述DSP核心單元12內置DSP晶片，此外，DSP控制模塊還設置了對外部設備或系統進行通信的標準通信接口 14。在人機界面完成設置和調試後，所述輸入電壓計算模塊1能夠通過對根據DSP控制模塊4上信號採集單元11採集到的信號，對輸入電壓、補償電壓的測量和計算，計算輸入電壓與電壓基準值的偏差，以用於對於系統PWM的控制。所述優化電壓補償模塊2，根據輸入電壓計算模塊1對補償的電壓計算結果和當前已經投入的補償電壓情況，確定當前狀態的最優電壓補償情況，確定電壓的耦合控制。所述優化電壓補償模塊2採用絕緣柵雙極型功率管IGBT作為換流元件；所述優化電壓補償模塊2上設置了拓卜結構，所述拓卜結構採用全控三相全橋結構。交流斬波器控制模塊3，根據對輸入電壓實時測量計算模塊的補償電壓的計算，確定斬波器的PWM控制方案，同時通過DSP控制模4上信息採集單元11採樣斬波器的輸入電壓和輸出電壓，並進行計算，獲得設備的反饋控制，保證控制的精度和速度。DSP控制模塊4為主控制單元，在信息採集單元12採集系統信號的同時，由DSP晶片根據電壓補償模塊2和交流斬波器控制模塊3確定的方案發出指令，通過DSP晶片上的 DSP輸出端，由PWM輸出單元13成PWM波形，控制IGBT的變換，完成調壓穩壓的控制。此外 DSP模塊還包括對外部設備或系統進行通信的標準通信接口 14。由於DSP晶片設置了安全狗認證單元，因此只有經過了安全認證的人員才能對人機界面進行操作，對系統進行設置和調試。DSP控制系統的DSP晶片採用美國德州儀器公司帶浮點運算功能的TMS320F28335 型DSP晶片。該晶片不僅具有普通信號處理器的高速運算功能，而且還有通用定時器、脈寬調製PWM電路、捕捉器、光電編碼器接口、A/D (模擬/數字，Analog/Digital)轉換器、串行通信接口、看門狗等晶片的內設和外設，這些內設和片外設為DSP應用於控制器提供了方便。由於它具有6個事件管理器，共12路PWM輸出端，正好用於調壓穩壓器的IGBT控制。六單元IGBT開關元件選用日本三菱公司生產的PM200CLA060智能功率模塊 IPM(智能功率模塊，Intelligent Power Module) 0該模塊是先進的混合集成功率器件，由高速低功耗的IGBT晶片、優選的門極驅動及保護電路構成。與其他功率模塊相比，IPM可以使系統的硬體電路簡單、可靠性高及縮短系統的開發時間。IPM將IGBT所需的外圍電路都集成到模塊內，簡化了與DSP的連接。[0027]由於IPM對驅動電壓和信號幹擾的要求嚴格，為防止IPM損壞和誤動作，因此DSP 晶片與IPM之間不能有直接的電氣連接，採用高速光電耦合器作為輸入信號的隔離器件。所述調壓穩壓控制系統的工作過程為所述人機界面模塊在得到人機界面15的設置指令後，將其傳給DSP控制模塊4。DSP控制模塊4中的信息採集單元12進行信息採集後，將信號傳遞給實時電壓計算模塊1，完成對電壓補償前後輸入電壓與電壓基準值偏差的計算。所述實時電壓計算模塊1在得到結果後，將所述結果傳遞給優化電壓補償模塊2 和交流斬波器控制模塊3 ；所述優化電壓補償模塊2和所述交流斬波器控制模塊3根據所述結果確定優電壓補償方案和對於斬波器的控制方案，DSP模塊中的DSP核心單元12上的DSP晶片根據優化電壓補償模塊2和交流斬波器控制模塊3確定的方案發出指令，通過DSP晶片上的DSP輸出端，由PWM輸出單元13，生成PWM波形，控制IGBT的變換，完成調壓穩壓的控制。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而並非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求書範圍內。
權利要求1.一種調壓穩壓控制系統，其特徵在於其包括輸入電壓計算模塊(1)、優化電壓補償模塊O)、交流斬波器控制模塊(3)、人機界面模塊(5)和DSP控制模塊0)，所述DSP控制模塊包括DSP核心單元(11)、信號採集單元(12)和PWM輸出單元(13)，所述DSP核心單元 (11)內置DSP晶片；所述人機界面模塊( 在得到設置指令後，將其傳給DSP模塊0)，DSP模塊中的信號採集單元(11)在完成信號採後，將所述信號傳遞給實時電壓計算模塊(1)，由實時電壓計算模塊(1)完成對電壓補償前後輸入電壓與電壓基準值偏差的計算；所述實時電壓計算模塊(1)在得到結果後，將所述結果傳遞給優化電壓補償模塊(2) 和交流斬波器控制模塊(3)；所述優化電壓補償模( 和所述交流斬波器控制模塊(3)根據所述結果分別確定最優電壓補償方案和斬波器的控制方案；所述優化電壓補償模塊和交流斬波器控制模塊將上述確定的方案，通過信號傳遞給 DSP模塊(4)中的PWM輸出單元，生成PWM波形，控制絕緣柵雙極型功率管IGBT的變換，完成調壓穩壓的控制。
2.根據權利要求1所述的調壓穩壓控制系統，其特徵在於所述DSP模塊(4)還包括標準通信接口(14)。
3.根據權利要求1所述的調壓穩壓控制系統，其特徵在於所述優化電壓補償模塊(2) 採用IGBT作為換流元件，
4.根據權利要求1所述的調壓穩壓控制系統，其特徵在於所述優化電壓補償模塊(2) 上設置拓卜結構，所述拓卜結構採用全控三相全橋結構。
5.根據權利要求1所述的調壓穩壓控制系統，其特徵在於所述DSP晶片上設置看門狗安全認證單元。
專利摘要本實用新型公開了一種用於輸變電領域的調壓穩壓控制系統，其特徵在於其包括輸入電壓計算模塊、優化電壓補償模塊、交流斬波器控制模塊、人機界面模塊和DSP控制模塊，所述DSP控制模塊包括DSP核心單元、內置DSP晶片和信號採集單元和PWM輸出單元所述DSP核心單元內置DSP晶片。本實用新型，通過實時採樣輸入電壓和補償電壓參數，計算投切前後的電壓控制情況，根據計算結果，確定電壓補償方案，控制斬波器開關管中IGBT的開關，從而提高系統的響應速度。
文檔編號H02M5/00GK202167994SQ20112022710
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者仲雋偉, 姚建歆, 張小越, 徐劍, 曹芸, 汪傳毅, 沈卓勇, 潘瑾, 虞海靜, 陳震, 顧俊, 馬曉傑 申請人:上海中區節電科技有限公司, 上海市電力公司, 上海榮靈網絡科技有限公司