用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)，包括：用于對前端功率單元進(jìn)行控制的首控制器；至少一個(gè)用于對中段功率單元進(jìn)行控制的中間控制器；用于對后端功率單元進(jìn)行控制的尾控制器；以及與所述首控制器、中間控制器及尾控制器進(jìn)行通訊并且實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)控制運(yùn)行方式的上位機(jī)；該用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)可以通過對多個(gè)控制器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，從而實(shí)現(xiàn)對35KV以上動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的控制。
【專利說明】用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子裝置及其控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在已有的動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置中，鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)因其容易實(shí)現(xiàn)高壓、大容量，相較于傳統(tǒng)的變壓器多重化結(jié)構(gòu)而言，具有效率高、并網(wǎng)無需變壓器、冗余控制等優(yōu)點(diǎn)，因此正在得到廣泛應(yīng)用；為了適應(yīng)更高電壓等級(35KV以上)的市場需求，動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置需要級聯(lián)的功率單元數(shù)就更多；因此需要對多個(gè)功率單元進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，在單個(gè)控制器輸出接口及芯片容量有限的情況下，亟需一種用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)的主控實(shí)現(xiàn)方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)，該用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)可以通過對多個(gè)控制器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，從而實(shí)現(xiàn)對35KV以上動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的控制。
[0004]為達(dá)到上述要求，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:提供一種用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)，該用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)包括:
用于對動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的前端功率單元進(jìn)行控制的首控制器；
至少一個(gè)用于對動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的中段功率單元進(jìn)行控制的中間控制器； 用于對動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的后端功率單元進(jìn)行控制的尾控制器；以及與所述首控制器、中間控制器及尾控制器進(jìn)行通訊并且實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)控制運(yùn)行方式的上位機(jī)。
[0005]優(yōu)選地，首控制器、中間控制器及尾控制器均分別對12級率單元進(jìn)行控制，并通過一對光纖進(jìn)行連接。
[0006]優(yōu)選地，首控制器包括:
用于采樣電網(wǎng)系統(tǒng)電壓、電網(wǎng)系統(tǒng)電流、并網(wǎng)點(diǎn)電壓、動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置輸出電流以及前端功率單元的直流母線電壓的采樣模塊；
用于對外部接口進(jìn)行控制，即對數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出接口進(jìn)行控制的控制模塊；用于實(shí)現(xiàn)恒無功控制算法、恒電壓控制算法、恒功因控制算法、電流解耦控制算法、系統(tǒng)邏輯運(yùn)行控制算法、功率單元直流穩(wěn)壓控制算法、功率單元均壓控制算法的主控算法模塊；
用于把同步信號以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志和首控制器得到的功率單元調(diào)制電壓信號傳入中間控制器和尾控制器的傳輸模塊；
用于實(shí)現(xiàn)前端功率單元的脈沖寬度調(diào)制并將調(diào)制后的信號送入功率單元控制器中的調(diào)制I吳塊； 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障處理算法并對前端功率單元系統(tǒng)故障進(jìn)行處理的故障處理模塊；以及與實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對故障代碼的讀取處理、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志的讀取處理以及上位機(jī)對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取的通信模塊。
[0007]優(yōu)選地，中間控制器包括:
用于實(shí)現(xiàn)中段功率單元直流母線電壓采樣以及處理算法，并把直流母線電壓送入首控制器中的中段采樣模塊；
用于實(shí)現(xiàn)中段功率單元的脈沖寬度調(diào)制并把信號送入尾控制器中的中段調(diào)制模塊； 用于中段功率單元故障處理的中段故障處理模塊；
用于將同步信號以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志傳入尾控制器中段傳輸模塊；以及用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對故障代碼的讀取處理以及上位機(jī)對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取的中段通信模塊。
[0008]優(yōu)選地，尾控制器包括:
用于實(shí)現(xiàn)后端功率單元直流母線電壓采樣以及處理算法，并后端功率單元的直流母線電壓送入首控制器中的后端采樣模塊；
用于實(shí)現(xiàn)后端功率單元的脈沖寬度調(diào)制并把信號送入尾控制器中的后端調(diào)制模塊； 用于實(shí)現(xiàn)后端功率單元故障處理的后端故障處理模塊；以及
用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對故障代碼的讀取處理以及上位機(jī)對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取的后端通信模塊。
[0009]該用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)如下:
(I)通過設(shè)置首控制器、中間控制器及尾控制器達(dá)到動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)內(nèi)的光纖通訊的數(shù)據(jù)量較小的效果，且不會隨著功率單元數(shù)的增加使得通訊數(shù)據(jù)及時(shí)間變長。
[0010](2)該用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)將控制系統(tǒng)模塊化，且本發(fā)明提供的用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)在生產(chǎn)更高電壓等級的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置時(shí)功率單元數(shù)會急劇增加的情況下，只需要增加控制器數(shù)量即可，無需對程序進(jìn)行改動。
[0011](3)通過設(shè)置首控制器、中間控制器、尾控制器及上位機(jī)可以極大地簡化原有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)達(dá)到提高數(shù)據(jù)傳輸速率的作用。
[0012](4)通過光纖實(shí)現(xiàn)首控制器、中間控制器和尾控制器間的數(shù)據(jù)傳輸可以極大地提高數(shù)據(jù)傳輸速率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，在這些附圖中使用相同的參考標(biāo)號來表示相同或相似的部分，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2是動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3是利用本發(fā)明控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的軟件算法框圖。
[0016]其中:1、首控制器；2、中間控制器；3、尾控制器；4、上位機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本申請作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
[0018]在以下描述中，對“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個(gè)示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的實(shí)施例或示例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度，但并非每個(gè)實(shí)施例或示例都必然包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限度。另外，重復(fù)使用短語“根據(jù)本申請的一個(gè)實(shí)施例”雖然有可能是指代相同實(shí)施例，但并非必然指代相同的實(shí)施例。
[0019]為簡單起見，以下描述中省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些技術(shù)特征。
[0020]根據(jù)本申請的一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括:
用于對前端功率單元進(jìn)行控制的首控制器I ;
至少一個(gè)用于對中段功率單元進(jìn)行控制的中間控制器2 ;
用于對后端功率單元進(jìn)行控制的尾控制器3 ;以及
與首控制器、中間控制器及尾控制器進(jìn)行通訊并且實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)控制運(yùn)行方式的上位機(jī)4。
[0021]優(yōu)選地，首控制器1、中間控制器2及尾控制器3均分別對12級率單元進(jìn)行控制，并通過一對光纖進(jìn)行連接。
[0022]優(yōu)選地，首控制器I包括:
用于采樣電網(wǎng)系統(tǒng)電壓、電網(wǎng)系統(tǒng)電流、并網(wǎng)點(diǎn)電壓、動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置輸出電流以及前端功率單元的直流母線電壓的采樣模塊；
用于對外部接口進(jìn)行控制，即對數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出接口進(jìn)行控制的控制模塊；用于實(shí)現(xiàn)恒無功控制算法、恒電壓控制算法、恒功因控制算法、電流解耦控制算法、系統(tǒng)邏輯運(yùn)行控制算法、直流穩(wěn)壓控制算法、功率單元均壓控制算法的主控算法模塊；
用于把同步信號以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志和首控制器I得到的功率單元調(diào)制電壓信號傳入中間控制器2和尾控制器3的傳輸模塊；
用于實(shí)現(xiàn)前端功率單元的脈沖寬度調(diào)制并將調(diào)制后的信號送入功率單元控制器中的調(diào)制t吳塊；
實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障處理算法并對前端功率單元系統(tǒng)故障進(jìn)行處理的故障處理模塊；以及與實(shí)現(xiàn)上位機(jī)4對故障代碼的讀取處理、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志的讀取處理以及上位機(jī)對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取的通信模塊。
[0023]優(yōu)選地，中間控制器2包括:
用于實(shí)現(xiàn)中段功率單元直流母線電壓采樣以及處理算法，并把直流母線電壓送入首控制器I中的中段采樣模塊；
用于實(shí)現(xiàn)中段功率單元的脈沖寬度調(diào)制并把信號送入尾控制器3中的中段調(diào)制模塊； 用于中段功率單元故障處理的中段故障處理模塊；
用于將同步信號以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志傳入尾控制器3中段傳輸模塊；以及用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對故障代碼的讀取處理以及上位機(jī)4對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取的中段通信模塊。
[0024]優(yōu)選地，尾控制器3包括:
用于實(shí)現(xiàn)后端功率單元直流母線電壓采樣以及處理算法，并后端功率單元的直流母線電壓送入首控制器I中的后端采樣模塊；
用于實(shí)現(xiàn)后端功率單元的脈沖寬度調(diào)制并把信號送入尾控制器3中的后端調(diào)制模塊； 用于實(shí)現(xiàn)后端功率單元故障處理的后端故障處理模塊；以及
用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對故障代碼的讀取處理以及上位機(jī)對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取的后端通信模塊。
[0025]根據(jù)本申請的一個(gè)實(shí)施例，如圖1至圖3所示，以級聯(lián)數(shù)為36級的動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置為例，該用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)包括一個(gè)首控制器1、一個(gè)中間控制器2、一個(gè)尾控制器3及一個(gè)上位機(jī)4，每個(gè)控制器包括:CPU控制芯片、FPGA控制芯片、AD采樣芯片以及DI/DO控制芯片等，三個(gè)控制器分別對12級功率單元的U、V、W三相進(jìn)行控制，三個(gè)控制器通過一對光纖進(jìn)行連接；三個(gè)控制器都與同一個(gè)上位機(jī)進(jìn)行通訊，上位機(jī)可以分別對三個(gè)控制器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和參數(shù)讀取，首控制器I所記錄的系統(tǒng)故障信息、單元故障信息以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志均通過上位機(jī)4顯示，上位機(jī)4通過對首控制器I進(jìn)行充電、運(yùn)行、停機(jī)、復(fù)位等操作，中間控制器2和尾控制器3記錄的單元故障信息通過上位機(jī)4顯不O
[0026]根據(jù)本申請的一個(gè)實(shí)施例，以級聯(lián)數(shù)為36級的動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置為例，該用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)的首控制器I主要實(shí)現(xiàn)以下功能:1)采樣電網(wǎng)系統(tǒng)電壓、電網(wǎng)系統(tǒng)電流、并網(wǎng)點(diǎn)電壓、動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置輸出電流以及第I到12級功率單元的直流母線電壓；2)對外部接口進(jìn)行控制，即對數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出接口進(jìn)行控制；
3)所有主控算法的實(shí)現(xiàn)，包括:恒無功控制算法、恒電壓控制算法、恒功因控制算法、電流解耦控制算法、系統(tǒng)邏輯運(yùn)行控制算法、直流穩(wěn)壓控制算法、功率單元均壓控制算法等；4)負(fù)責(zé)把同步信號以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志傳入中間控制器2和尾控制器3 ;5) I到12級功率單元的PWM調(diào)制并將調(diào)制后的信號送入功率單元控制器中；6)把首控制器I得到的功率單元調(diào)制電壓信號送入中間控制器2和尾控制器3 ;7)負(fù)責(zé)系統(tǒng)故障處理算法的實(shí)現(xiàn)；8)負(fù)責(zé)第I到12級功率單元故障的處理；9)與上位機(jī)4進(jìn)行通信，即:實(shí)現(xiàn)上位機(jī)4對故障代碼的讀取處理、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志的讀取處理以及上位機(jī)4對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取。
[0027]根據(jù)本申請的一個(gè)實(shí)施例，以級聯(lián)數(shù)為36級的動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置為例，該用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)的中間控制器2要實(shí)現(xiàn)以下功能:1)第13級到24級功率單元直流母線電壓采樣以及處理算法，并把13級到24級功率單元的直流母線電壓送入首控制器I中；2)負(fù)責(zé)13級到24級功率單元的PWM調(diào)制并把信號送入13級到24級的單元控制器中；3)負(fù)責(zé)13級到24級功率單元的單元故障處理算法；4)負(fù)責(zé)把同步信號以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志傳入尾控制器3 ;5)與上位機(jī)4進(jìn)行通信，即:實(shí)現(xiàn)上位機(jī)4對故障代碼的讀取處理以及上位機(jī)4對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取。
[0028]根據(jù)本申請的一個(gè)實(shí)施例，以級聯(lián)數(shù)為36級的動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置為例，該用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)的尾從控制器3要實(shí)現(xiàn)以下功能:1)第25級到36級功率單元直流母線電壓采樣以及處理算法，并把25級到36級功率單元的直流母線電壓送入首控制器I中；2)負(fù)責(zé)25級到36級功率單元的PWM調(diào)制并把信號送入25級到36級的單元控制器中；3)負(fù)責(zé)25級到36級功率單元的單元故障處理算法；4)負(fù)責(zé)把系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志傳入首控制器I ;5)與上位機(jī)4進(jìn)行通信，即:實(shí)現(xiàn)上位機(jī)4對故障代碼的讀取處理以及上位機(jī)4對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀??；當(dāng)需要對級聯(lián)數(shù)大于36級的動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)只需要增加中間控制器2的數(shù)量既可。
[0029]以上所述實(shí)施例僅表示本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以所述權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 用于對動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的前端功率單元進(jìn)行控制的首控制器； 至少一個(gè)用于對動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的中段功率單元進(jìn)行控制的中間控制器；用于對動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的后端功率單元進(jìn)行控制的尾控制器；以及與所述首控制器、中間控制器及尾控制器進(jìn)行通訊并且實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)控制運(yùn)行方式的上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述首控制器、中間控制器及尾控制器均分別對動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置的12級功率單元進(jìn)行控制，并通過一對光纖進(jìn)行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述首控制器包括: 用于采樣電網(wǎng)系統(tǒng)電壓、電網(wǎng)系統(tǒng)電流、并網(wǎng)點(diǎn)電壓、動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置輸出電流以及前端功率單元的直流母線電壓的采樣模塊； 用于根據(jù)所述采樣信息實(shí)現(xiàn)前端功率單元的脈沖寬度調(diào)制并將調(diào)制后的電壓信號送入功率單元控制器中的調(diào)制模塊； 用于把同步信號以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志和首控制器得到的所述調(diào)制電壓信號傳入所述中間控制器和尾控制器的傳輸模塊； 用于對外部接口進(jìn)行控制的控制模塊； 用于實(shí)現(xiàn)恒無功控制功能、恒電壓控制功能、恒功因控制功能、電流解耦控制功能、系統(tǒng)邏輯運(yùn)行控制功能、功率單元直流穩(wěn)壓控制功能及功率單元均壓控制功能的主控算法模塊； 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障處理算法并對前端功率單元系統(tǒng)故障進(jìn)行處理的故障處理模塊；以及實(shí)現(xiàn)所述上位機(jī)對故障代碼的讀取處理、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志的讀取處理以及上位機(jī)對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取的通信模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述中間控制器包括: 用于實(shí)現(xiàn)中段功率單元直流母線電壓采樣，并把所述直流母線電壓送入首控制器中的中段采樣模塊； 用于根據(jù)采樣信息實(shí)現(xiàn)中段功率單元的脈沖寬度調(diào)制并把信號送入所述尾控制器中的中段調(diào)制模塊； 用于將同步信號以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志傳入尾控制器的中段傳輸模塊； 用于中段功率單元故障處理的中段故障處理模塊；以及用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對故障代碼的讀取處理以及上位機(jī)對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取的中段通信模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)無功功率調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述尾控制器包括: 用于實(shí)現(xiàn)后端功率單元直流母線電壓采樣，并將后端功率單元的直流母線電壓信號送入所述首控制器中的后端采樣模塊； 用于根據(jù)所述采樣信息實(shí)現(xiàn)后端功率單元的脈沖寬度調(diào)制并把信號送入尾控制器中的后端調(diào)制t吳塊； 用于實(shí)現(xiàn)后端功率單元故障處理的后端故障處理模塊；以及用于實(shí)現(xiàn)所述上位機(jī)對故障代碼的讀取處理以及上位機(jī)對相關(guān)控制參數(shù)的寫入和讀取的后端通信模塊。
【文檔編號】H02J3/18GK104466981SQ201410760822
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月13日
【發(fā)明者】萬承款, 劉石柱, 張黎, 彭良平, 賴成毅, 張川 申請人:東方日立(成都)電控設(shè)備有限公司