[发明专利]一种柔性交流输电装置用交流信号采集板卡

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子装置控制保护技术领域，具体涉及一种柔性交流输电装置用交流信号采集板卡。

背景技术

电力电子装置是由各类电力电子电路组成的装置，用于大功率电能的变换和控制，柔性交流输电技术属于其中的核心技术。动态电压恢复器（dynamic voltage restorers，DVR）、静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）、静止同步串联补偿器（Static synchronous series compensator,SSSC）、统一潮流控制器（Unified power flow controller,UPFC）等都是柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission System，FACTS）的核心装置。上述新型FACTS装置用来提高交流输电系统的可控性和传输容量。

柔性交流输电装置的控制系统需要在每个采样周期内采样与系统相关的交流电压电流模拟量，并通过数字信号处理器(Digital Signal Processer，DSP)进行复杂的计算来实现装置的控制策略和保护算法。采用数字信号处理器DSP自带的AD（Analog Digital，模拟数字）转换器无法满足高精度采样的要求，且电路拓扑确定后就无法再增加信号采集通道的数量。需要采用独立的信号采集板以实现信号采集通道数的拓展，采用专用的高精度模数AD转换芯片以实现高精度采样的需求，采用工业总线技术实现采集板到控制板的大量采集数据实时传输。

发明内容

本发明涉及一种柔性交流输电装置用交流信号采集板卡，所述交流信号采集板卡包括信号采集模块、AD转换模块、CPLD模块、EtherCAT从站模块和输入输出模块；

所述CPLD模块连接控制所述AD转换模块和EtherCAT从站模块；

所述信号采集模块采集所述柔性交流输电装置的主电路的电压和电流转换成交流电压模拟信号；

所述AD转换模块将所述低电压模拟信号转换成数字信号；

所述CPLD模块对所述AD转换模块转换生成的所述数字信号进行读取；

所述EtherCAT从站模块一端与所述CPLD模块相连，另一端与所述交流信号采集板卡外的EtherCAT总线连接，将所述CPLD模块发送来的所述数字信号传输到所述EtherCAT总线上。

本发明提供的第一优选实施例中：所述交流信号采集板卡包括信号调理模块，所述信号采集模块和AD转换模块通过所述信号调理模块进行连接，所述信号调理模块包括滤波电路，所述信号采集模块转换生成所述交流电压模拟信号后，所述滤波电路对所述交流电压模拟信号进行过滤，减小所述交流电压模拟信号上的高频干扰。

本发明提供的第二优选实施例中：所述信号采集模块包括PT和CT，所述PT将所述柔性交流输电装置的主电路的电压转换成所述交流电压模拟信号，所述CT将所述柔性交流输电装置的主电路的电流转换成所述交流电压模拟信号。

本发明提供的第三优选实施例中：所述信号采集模块包括3个PT和3个CT，所述AD转换模块采用AD7675芯片，所述3个PT和3个CT分别连接一片所述AD7675芯片，所述6片AD7675芯片对所述6路交流电压或交流电流信号分别进行转换；

所述交流电压模拟信号采用差分输入方式输入所述AD7675芯片。

本发明提供的第四优选实施例中：所述AD7675芯片的并行数据输出端连接到并行数据总线上，所述CPLD模块与所述AD转换模块包含的6片AD7675芯片均通过所述并行数据总线连接；

所述CPLD模块与所述AD转换模块还通过片选信号、启动转换信号、正在转换信号和读数据信号通信连接。

本发明提供的第五优选实施例中：所述交流信号采集板卡还包括与所述CPLD模块连接的开关量输入输出接口模块；

至少三块所述交流信号采集板卡采用主、从模式配合连接使用，至少三个的所述交流信号采集板卡中，一个所述交流信号采集板卡采用主模式运行，另外的所述交流信号采集板卡采用从模式运行，所述开关量输入输出接口模块和背板I/O总线连接，通过所述背板I/O总线收发同步采样信号；

运行过程中，所述采用主模式运行的交流信号采集板主板卡的所述CPLD模块不断的循环计数，当计数值达到计数周期时，启动所述AD转换模块进行转换，同时通过所述背板I/O发出所述同步采集信号；

所述采用从模式运行的交流信号采集板的所述CPLD模块接收到所述同步采集信号后，立即启动所述AD转换模块进行转换；