專利名稱：基于sopc串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電壓調(diào)節(jié)器，特別是一種基于SOPC串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
小、微電網(wǎng)中經(jīng)常會(huì)有敏感用電設(shè)備，電網(wǎng)電壓的陡升、陡降、電網(wǎng)電能質(zhì)量下降等因素會(huì)影響這些設(shè)備的正常工作。動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器(DVR)能有效地抑制電網(wǎng)電壓的陡升、陡降，并能提高電網(wǎng)電能質(zhì)量，能確保敏感用電設(shè)備的正常工作。DVR有并聯(lián)型、串聯(lián)型、并串聯(lián)結(jié)合型?，F(xiàn)有的串聯(lián)型DVR實(shí)質(zhì)上是一種電壓源逆變型電力電子補(bǔ)償裝置，串聯(lián)在電源和重要負(fù)荷(敏感用電設(shè)備)之間。當(dāng)電網(wǎng)電壓有波動(dòng)時(shí)，DVR向線路中注入一個(gè)幅值、相位可控的串聯(lián)補(bǔ)償電壓，從而抵消掉電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，使負(fù)載端的電壓波形保持不變。變換器的控制系統(tǒng)，根據(jù)檢測(cè)到的線路的電壓波形，產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，使合成的電壓動(dòng)態(tài)維持恒定。無論是短時(shí)的電壓跌落或過電壓，通過DVR均可以使負(fù)載上的電壓保持動(dòng)態(tài)恒定。常用的DVR檢測(cè)方案有缺損電壓法和瞬時(shí)電壓dq變換方法。現(xiàn)有串聯(lián)型DVR主電路一般由直流儲(chǔ)能電路(蓄電池儲(chǔ)能補(bǔ)償或超級(jí)電容器儲(chǔ)能)、逆變器、濾波器和串聯(lián)在供電母線中的串聯(lián)變壓器構(gòu)成。作為一個(gè)補(bǔ)償裝置，我們可以這樣理解他的基本工作過程:先檢測(cè)，后補(bǔ)償。由于電網(wǎng)電壓是時(shí)間的函數(shù)，所以檢測(cè)的速度與補(bǔ)償?shù)乃俣戎苯佑绊慏VR的性能?，F(xiàn)有DVR的缺陷:1)、補(bǔ)償?shù)乃俣嚷?)、蓄電池儲(chǔ)能補(bǔ)償容量較小，超級(jí)電容器儲(chǔ)能的缺陷是補(bǔ)償時(shí)間短；3)功能單一，一般只起調(diào)整作用，不提供何時(shí)調(diào)整、為什么調(diào)整、調(diào)整的結(jié)果等相關(guān)信息，無法為電網(wǎng)管理提供相關(guān)信息。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種基于SOPC串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，采用整流單元由系統(tǒng)側(cè)直接連續(xù)提供能量，可以一直對(duì) 電源側(cè)電壓進(jìn)行補(bǔ)償，有效克服儲(chǔ)能裝置的容量限制，可以使裝置長(zhǎng)時(shí)間工作。該電壓調(diào)節(jié)器除了能對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)整外，還能記錄、顯示、短信發(fā)送電網(wǎng)電壓調(diào)整及電網(wǎng)電能質(zhì)量的相關(guān)信息。本實(shí)用新型的上述目的是通過這樣的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:基于SOPC串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，包括SOPC，SOPC連接同頻鎖相電路，SOPC連接SPWM波發(fā)生器模塊，SPWM波發(fā)生器模塊通過DC-AC模塊連接負(fù)載；S0PC連接PWM模塊，PWM模塊將PI調(diào)節(jié)后輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PWM波輸出給BUCK變換器，所述BUCK變換器通過A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊連接S0PC，所述BUCK變換器通過DC-AC模塊連接負(fù)載；輸入、輸出電壓通過霍爾電壓傳感器連接A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊，A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊連接SOPC，SOPC連接VGA顯示模塊。所述SOPC連接SD卡存儲(chǔ)器。所述SOPC連接GPRS無線傳輸模塊。本實(shí)用新型一種基于SOPC串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，不需要額外的補(bǔ)償電源，220V/50HZ交流輸出穩(wěn)定，諧波含有率低，適合為敏感設(shè)備供電。能及時(shí)發(fā)送電壓調(diào)整時(shí)間與信息，有助于管理者及時(shí)了解電網(wǎng)狀態(tài)；能保存電壓調(diào)整時(shí)間與信息，供管理者分析電網(wǎng)狀態(tài)。本實(shí)用新型采用電壓調(diào)整環(huán)、交流輸出調(diào)整環(huán)，控制DC-AC模塊產(chǎn)生穩(wěn)定的交流輸出。軟件部分在SOPC中實(shí)現(xiàn)，DVR響應(yīng)速度快，擴(kuò)展功能易于實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型可產(chǎn)生220V/50HZ或110V/60Hz正弦交流信號(hào)兩種模式，同時(shí)具有電網(wǎng)信息的記錄與發(fā)送功能。

圖1為本實(shí)用新型電壓調(diào)節(jié)器電路結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型電壓調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)PI控制流程圖。圖3為本實(shí)用新型電壓調(diào)節(jié)器的SD卡存儲(chǔ)器信息記錄流程圖。圖4為本實(shí)用新型電壓調(diào)節(jié)器的DC-AC模塊電路圖。圖5為本實(shí)用新型電壓調(diào)節(jié)器的BUCK變換器主電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，基于SOPC串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，包括SOPC，SOPC連接同頻鎖相電路，SOPC連接SPWM波發(fā)生器模塊，SPWM波發(fā)生器模塊通過DC-AC模塊連接負(fù)載。SOPC連接PWM模塊，PWM模塊將PI調(diào)節(jié)后輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PWM波輸出給BUCK變換器，所述BUCK變換器通過A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊連接S0PC，所述BUCK變換器通過DC-AC模塊連接負(fù)載。輸入、輸出電壓通過霍爾電壓傳感器連接A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊，A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊連接SOPC，SOPC連接VGA顯示模塊。所述SOPC連接SD卡存儲(chǔ)器。所述SOPC連接GPRS無線傳輸模塊。系統(tǒng)硬件中同頻鎖相電路輸出信號(hào)到SOPC中，SOPC根據(jù)鎖相信號(hào)不斷地從SPWM波發(fā)生器模塊的零度輸出，以保持工頻的相位同步；輸入、輸出電壓經(jīng)霍爾電壓傳感器適當(dāng)衰減后輸入到A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊，SOPC中的NIOS軟核再把A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊結(jié)果顯示在IXD上，同時(shí)進(jìn)行FFT，并把FFT的結(jié)果輸出到VGA顯示模塊進(jìn)行顯示。當(dāng)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器DVR輸入電壓突變時(shí)，將產(chǎn)生中斷信號(hào)，SOPC響應(yīng)后，將突變前電壓記錄到SD卡存儲(chǔ)器，動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器DVR通過PI控制器調(diào)節(jié)輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定后也將產(chǎn)生中斷信號(hào)，SOPC響應(yīng)后將調(diào)節(jié)時(shí)間與穩(wěn)定后的電壓寫入SD卡存儲(chǔ)器；記錄信息到SD卡存儲(chǔ)器的同時(shí)通過GPRS無線傳輸模塊傳輸信息到PC終端。DC-AC模塊電路圖如圖4所示。DC-AC電路為全橋逆變電路，由四個(gè)功率MOSFET組成的橋臂加上一個(gè)LC濾波器組成。輸入為直流311V電壓，輸出由SPWM波調(diào)制，經(jīng)過LC濾波后輸出畸變率很低的220V/50HZ或110V/60HZ正弦波。變換器主電路圖如圖5所示。整流模塊的輸出進(jìn)入BUCK變換器模塊，SOPC產(chǎn)生的兩路帶死區(qū)互補(bǔ)PWM波HO、LO作為控制輸入，在輸出端產(chǎn)生穩(wěn)定的直流311V電壓。本實(shí)用新型電壓調(diào)節(jié)器的軟件部分主要由PID控制算法、A/D采集數(shù)據(jù)接收模塊、PWM波與SPWM波發(fā)生器模塊、頻譜分析模塊、SD卡存儲(chǔ)器、VGA顯示模塊與GPRS無線傳輸模塊等組成，采用C或Verilog語言在SOPC中實(shí)現(xiàn)。PID控制算法:采用雙閉環(huán)PI控制策略，PWM波PI控制器外環(huán)(電壓調(diào)整環(huán))，SPWM波PI控制器內(nèi)環(huán)(交流輸出調(diào)整環(huán))。當(dāng)PWM波控制器調(diào)節(jié)DVR輸出電壓信號(hào)達(dá)到設(shè)定值后，停止PWM波PI控制器，開始SPWM波PI控制器。結(jié)構(gòu)流程圖如圖2所示。PWM波與SPWM波發(fā)生器模塊:PWM波與SPWM波發(fā)生器模塊輸入時(shí)鐘為200MHZt)PWM生成計(jì)數(shù)器TOP值設(shè)為10000，輸出的PWM頻率為200M/10000=20KHz。PWM模塊將PI調(diào)節(jié)后輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PWM波輸出給BUCK變換器，BUCK的輸出電壓隨著PWM的占空比相應(yīng)的變化，而PWM的占空比受PI調(diào)節(jié)輸出數(shù)據(jù)決定，故HVM波PI調(diào)節(jié)器可以通過控制PWM的占空比控制BUCK輸出電壓。SPWM模塊將PI調(diào)節(jié)輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為SPWM調(diào)制比，通過PI調(diào)節(jié)K值即可改變逆變輸出電壓。頻譜分析模塊:FFT的點(diǎn)數(shù)為1024，采樣頻率為25.6K，VGA顯示的頻譜分辨率25Hz。如圖3所示，SD卡存儲(chǔ)器記錄DVR輸入電壓突變之前的電壓，突變后DVR調(diào)節(jié)的時(shí)間及調(diào)節(jié)到穩(wěn)定后的電壓。為了方便遠(yuǎn)距離監(jiān)控電網(wǎng)信息，本實(shí)用新型加入了 GPRS無線傳輸模塊:用于發(fā)送動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器DVR的 相關(guān)信息到PC終端，與SD卡存儲(chǔ)器的本地記錄信息互補(bǔ)。
權(quán)利要求1.基于SOPC串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，包括S0PC，其特征在于， SOPC連接同頻鎖相電路，SOPC連接SPWM波發(fā)生器模塊，SPWM波發(fā)生器模塊通過DC-AC模塊連接負(fù)載； SOPC連接PWM模塊，PWM模塊將PI調(diào)節(jié)后輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PWM波輸出給BUCK變換器，所述BUCK變換器通過A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊連接S0PC，所述BUCK變換器通過DC-AC模塊連接負(fù)載； 輸入、輸出電壓通過霍爾電壓傳感器連接A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊，A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊連接SOPC，SOPC連接VGA顯示模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于SOPC串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述SOPC連接SD卡存儲(chǔ)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于SOPC串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述SOPC連接GPRS無線傳 輸模塊。
專利摘要基于SOPC串聯(lián)型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，包括SOPC，SOPC連接同頻鎖相電路，SOPC連接SPWM波發(fā)生器模塊，SPWM波發(fā)生器模塊通過DC-AC模塊連接負(fù)載；SOPC連接PWM模塊，PWM模塊將PI調(diào)節(jié)后輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PWM波輸出給BUCK變換器，所述BUCK變換器通過A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊連接SOPC，所述BUCK變換器通過DC-AC模塊連接負(fù)載；輸入、輸出電壓通過霍爾電壓傳感器連接A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊，A/D數(shù)據(jù)采集接收模塊連接SOPC，SOPC連接VGA顯示模塊。
文檔編號(hào)H02J3/12GK203119484SQ20132011043
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者李道霖, 李太平, 劉遠(yuǎn)明, 李海軍, 劉昶 申請(qǐng)人:三峽電力職業(yè)學(xué)院