[实用新型]一种通用型多电平变换器控制电路板

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统中的多电平变换器,特别是一种通用型多电平变换器控制电路板, 适用于应用在中高压场合的H桥级联型多电平变换器和模块化多电平变换器等多电平结构。 

背景技术

近年来，随着电力系统中的直流输电、无功功率补偿、电力有源滤波器的发展以及高压大功率场合的应用需求，多电平变换器得到了越来越多的重视，其中H桥级联型多电平变换器采用多个H桥单元的串联来解决开关器件的耐压和容量限制，且各模块相同，易于模块化和组装，能够减小开关应力，改善输出电压波形，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。因此，H桥级联型多电平变换器得到了广泛的重视。同时，模块化多电平变换器以其易扩展和模块化设计等优点广受关注，能够实现高电压等级下的电能交换，与H桥级联型多电平变换器不同的是，其具有公共直流侧，使其更加适用于背靠背系统和轻型直流输电。以上两种多电平变换器在电力系统的应用得到了越来越多的关注。

多电平变换器开关器件多，采样信号和控制信号多，需要采样直流侧信号，不利于应用于中高压场合，目前还没有针对多电平变换器的控制电路板。 

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，提供一种具有良好的控制精度和可扩展性的通用型多电平变换器控制电路板，为多电平变换器应用于中高压场合提供便利。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种通用型多电平变换器控制电路板，包括主控制板和多块通过光纤与所述主控制板通信的驱动扩展板；所述主控制板包括DSP、与所述DSP连接的FPGA、A/D采样模块；所述A/D采样模块与频压转换模块连接；所述频压转换模块依次通过过压保护模块、故障信号综合模块、硬件保护模块接入输出PWM信号和封锁信号的电光转换模块；所述FPGA通过PWM信号发送模块接入所述输出PWM信号和封锁信号的电光转换模块；所述DSP接入所述故障信号综合模块；所述频压转换模块、故障信号综合模块分别与直流电压信号光电转换模块、故障信号光电转换模块连接；所述驱动扩展板包括分压电路、与所述分压电路连接的压频转换模块、故障信号发送模块、用于接收PWM信号的光电转换模块、用于接收封锁信号的光电转换模块；所述压频转换模块、故障信号发送模块分别与输出直流电压信号的电光转换模块、输出故障信号的电光转换模块连接。

所述主控制板上还设有与所述A/D采样模块连接的A/D采样接口、与所述DSP双向连接的串口通信模块、与所述DSP连接的过零检测电路、多个预留扩展口；所述驱动扩展板上还设有与所述分压电路连接的直流侧电压接口以及与所述故障信号发送模块、用于接收PWM信号的光电转换模块、用于接收封锁信号的光电转换模块连接的开关器件驱动接口。各种接口使本实用新型的电路板具有良好的可扩展性。

所述输出PWM信号和封锁信号的电光转换模块、输出直流电压信号的电光转换模块、输出故障信号的电光转换模块均采用HFBR-1412电光转换器；直流电压信号光电转换模块、故障信号光电转换模块、用于接收PWM信号的光电转换模块、用于接收封锁信号的光电转换模块均采用HFBR-2412光电转换器；所述压频转换模块、频压转换模块均采用LM331芯片；所述PWM信号发送模块采用SN7407芯片；所述故障信号发送模块包括用于接收开关器件故障信号的CD4069芯片、与所述CD4069芯片连接的CD4071芯片、与所述CD4071芯片连接的三极管；所述过压保护电路包括依次连接的LM393比较器、TLP521隔离器、CD4069芯片、CD4071芯片；所述故障信号综合模块包括CD4013锁存器和两块串联的CD4071芯片，其中一块CD4071芯片与所述CD4013锁存器连接；所述硬件保护电路包括CD4069芯片和与所述CD4069芯片连接的TIL113光耦隔离器、三极管，所述TIL113光耦隔离器与所述三极管并联。

DSP采用定点型TMS320F2812 DSP，FPGA芯片采用Cyclone II 系列芯片 EP2C5Q208。