[实用新型]一种基于DSP和FPGA的级联型静止无功发生器控制电路板

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统中的静止无功发生器，特别是一种级联型静止无功发生器的控制电路。 

背景技术

近年来，在高压大功率应用领域，多电平功率变换技术得到了广泛的关注。传统全桥逆变器应用于高压场合时，与采用功率器件的串并联来输出高电压大电流不同，新型的H桥级联型逆变器不需要大量的箝位二极管和飞跨电容，各模块结构相同，易于模块化和组装，在各功率器件承受较低的电压情况下能够得到较高的电压输出，采用先进成熟的脉冲宽度调制（PWM）技术能够有效的抑制和消除低次谐波，无需采用输出滤波器便能得到波形良好的输出。

现有的级联型静止无功发生器的控制电路没有实现高低电位的完全电气隔离，因此不能有效地避免级联逆变主电路部分复杂的电磁环境对控制电路的电磁干扰。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于DSP和FPGA的级联型静止无功发生器控制电路板，实现高低电位的完全电气隔离，有效地避免级联逆变主电路部分复杂的电磁环境对控制电路的电磁干扰。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于DSP和FPGA的级联型静止无功发生器控制电路板，包括综合控制板和若干块驱动扩展板，所述综合控制板通过光纤与所述驱动扩展板连接，所述每块驱动扩展板通过扁平电缆连接有两块驱动板，所述综合控制板上集成有DSP处理器、FPGA、电压过零捕获电路、故障封锁脉冲发生电路、电压采样电路、电流采样电路、硬件保护电路，所述驱动扩展板上集成有四个光电转换器、电光转换器、功率放大单元和逻辑单元，所述电压过零捕获电路、故障封锁脉冲发生电路、电压采样电路、电流采样电路与所述DSP处理器连接，所述故障封锁脉冲发生电路、硬件保护电路均与所述电压采样电路、电流采样电路连接，所述硬件保护电路与所述故障封锁脉冲发生电路连接；所述DSP处理器与所述FPGA连接；所述FPGA通过光纤与第一光电转换器、第二光电转换器连接，所述DSP处理器通过光纤与第三光电转换器、第四光电转换器、电光转换器连接，所述第一光电转换器、第三光电转换器接入第一驱动板，所述第二光电转换器、第四光电转换器接入第二驱动板，所述电光转换器依次通过功率放大单元、逻辑单元与两块驱动板连接。

作为优选方案,所述电压过零捕获电路包括依次连接的电压变送器、滤波电路、限幅电路、电压比较器。

所述电压采样电路包括依次连接的霍尔传感器、采样电阻、同相比例放大电路、模数转换芯片。

所述电流采样电路包括依次连接的霍尔传感器、采样电阻、同相比例放大电路、模数转换芯片。

所述硬件保护电路包括依次连接的比较器、光电隔离芯片、CD4071芯片、光电耦合器。

所述故障封锁脉冲发生电路包括依次连接的锁存器、两片CD4071芯片、功率放大电路。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型采用位于低压侧的综合控制电路板和位于高压侧的驱动扩展板两部分结构，综合控制板完成数据采样计算及触发脉冲的发送，驱动扩展板完成对触发脉冲和封锁脉冲信号的光电转换、IGBT模块SO信号(故障信号)的综合及电光转换，实现了高低电位的完全电气隔离，有效地避免了级联逆变主电路部分复杂的电磁环境对控制电路的电磁干扰； DSP封锁信号经光分路器由光纤从低电位侧的综合控制板传递给高电位侧驱动扩展板，不仅减少了综合控制板上电光转换器的数量，减小了控制板的体积，节约了成本，更使得封锁信号的一致性与同时性大幅增强，提高了系统的安全性与稳定性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例级联型静止无功发生器控制电路板结构图；

图2为本实用新型一实施例综合控制电路板结构示意图；

图3为本实用新型一实施例电网相电压过零捕获电路实现框图；

图4是本实用新型一实施例电压采样电路实现框图；

图5是本实用新型一实施例电流采样电路实现框图；

图6是本实用新型一实施例硬件保护电路实现框图；

图7是本实用新型一实施例故障封锁脉冲发送电路实现框图；

图8是本实用新型一实施例驱动扩展板结构示意图；

图9是DSP模块程序流程图；

图10是FPGA模块程序框图。

具体实施方式