一種三相四線制apf控制板調試方法
【專利摘要】一種三相四線制APF控制板調試方法，該方法依靠標準測試源，其提供的電壓三路最大有效值為57伏的電壓源、三路電流最大有效值為5安，最大諧波次數為50次的電流源，對負載電流采樣通道、逆變器電流采樣通道和網側電壓采樣通道進行測試。測試負載電流采樣通道時，一次回路由標準源輸出電流信號，通過一個5A/5mA的電流互感器接入控制板；測試逆變器電流采樣通道時，一次回路由標準源輸出電流信號，通過一個特殊定制的5A/200mA的電流互感器接入控制板；測試網側電壓采樣通道時，一次回路由標準源輸出電壓信號，通過一個特殊定制的50V/220V電壓互感器接入控制板。本發(fā)明無需在現場就能完成控制板的調試，保證了控制板的可靠性。
【專利說明】—種三相四線制APF控制板調試方法
[0001]【技術領域】
本發(fā)明涉及一種三相四線制APF控制板調試方法，屬電力配網質量調控【技術領域】。
[0002]【背景技術】
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，由于用電管理的不夠規(guī)范、單相負荷的影響、電網格局不合理以及負荷的時間性等問題造成的低壓配電網三相不平衡問題對電力系統(tǒng)造成了重要影響，使得配電網的動態(tài)電網電能質量日益下降。有源電力濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)是解決電能質量問題的有效途徑。三相四線電力系統(tǒng)通常工作于非對稱或不平衡狀態(tài)，由于中性線的存在，采用三相三線APF難以有效的解決中性線上的諧波問題以及系統(tǒng)的不平衡性。同時，這種運用于大功率場合裝置在研發(fā)階段實驗成本問題以及安全問題，針對該問題提出一種三相四線制APF控制板調試方法，該方法無需在現場就能完成控制板的調試，因此在一定程度上保證了實驗安全性以及降低了實驗成本，并且可借鑒與其它大功率場合。
[0003]
【發(fā)明內容】

本發(fā)明的目的是，為了降低實驗風險及成本，在進入大功率現場前確定控制板的可靠性，本發(fā)明提出一種三相四線制APF控制板調試方法。
[0004]本發(fā)明的技術方案是，本發(fā)明三相四線制APF控制板調試方法依靠標準測試源，其提供的電壓三路最大有效值為57伏的電壓源、三路電流最大有效值為5安，最大諧波次數為50次的電流源，對負載電流采樣通道、逆變器電流采樣通道和網側電壓采樣通道進行測試。
[0005]本發(fā)明方法步驟如下:
(I)檢查三相四線制APF控制板是否有斷開或者虛焊情況，電解電容是否反接，檢查輔助電源線是否誤接；
(2 )上電檢測三相四線制APF控制板上芯片是否異常、檢查三相四線制APF控制板上對應的DSP開發(fā)板、FPGA開發(fā)板電源引腳是否接通；
(3)通過DSP仿真器與DSP開發(fā)板連接，在CCS軟件上觀測采樣通道零飄情況以確定相應通道是否正常；
(4)通過DSP仿真器與DSP開發(fā)板連接，在CCS軟件上觀測采樣通道零飄情況，結合測試電源驗證采樣通道是否可以在現場參數下正常工作。
[0006]上述三相四線制APF控制板，主要由DSP開發(fā)板、FPGA開發(fā)板以及各自外圍電路組成。FPGA開發(fā)板主要功能是為控制AD進行采樣(包括3路逆變器輸出、3路負載電流、I路直流側電壓、3路網側電壓)，并對三相負載電流數據進行計算提取各次諧波，同時將采樣和計算得到的諧波數據通過總線形式傳遞給DSP開發(fā)板。
[0007]所述測試電源，其提供的電壓三相最大有效值為57伏、三路電流最大有效值為5安，最大諧波次數為50次。
[0008]測試負載電流采樣通道時，一次回路由標準測試源輸出電流信號，通過一個5A/5mA的電流互感器接入控制板； 測試逆變器電流采樣通道時，一次回路由標準測試源輸出電流信號，通過一個特殊定制的5A/200mA的電流互感器接入控制板；
測試網側電壓采樣通道時，一次回路由標準測試源輸出電壓信號，通過一個特殊定制的50V/220V電壓互感器接入控制板；以標準測試源結合特定互感器的方式使得可以模擬各采樣通道現場參數值。
[0009]所述外圍電路包括信號調理電路、AD轉換電路、保護電路、過零比較電路等。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明無需在現場就能完成控制板的調試，保證了控制板的可靠性，大大減小了實驗安全隱患及實驗成本，在相關大功率場合具有一般通用性。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明中三相四線制APF拓撲結構示意圖；
圖2為本發(fā)明中三相四線制APF控制板硬件結構框圖；
圖3為本發(fā)明中三相四線制APF控制板調試示意圖；
圖4為標準測試電源示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，圖1為并聯(lián)型(注入式)三相四線制APF拓撲結構示意圖。檢測與控制部分包括各電壓、電流信號檢測、指令電流運算電路、電流跟蹤控制電路、驅動電路、主電路。檢測電路對相關參數進行采樣通過指令運算電路進行相關指令的計算，再而將計算得到的指令送到電路跟蹤控制電路，進而經驅動電路對主電路進行控制，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0013]如圖2所示，圖2為三相四線制APF控制板硬件結構圖。主要由DSP開發(fā)板、FPGA開發(fā)板、信號調理電路、AD轉換電路、保護電路和過零比較電路組成。信號調理電路分別連接AD轉換電路和保護電路；AD轉換電路連接FPGA開發(fā)板；FPGA開發(fā)板連接DSP開發(fā)板；DSP開發(fā)板一路接保護電路，一路接故障電路；IGBT電源模塊連接DSP開發(fā)板和故障電路，并向它們供電。
[0014]FPGA開發(fā)板主要功能是為控制AD進行采樣(包括3路逆變器輸出、3路負載電流、I路直流側電壓、3路網側電壓)，并對三相負載電流數據進行計算提取各次諧波，同時將采樣和計算得到的諧波數據通過總線形式傳遞給DSP開發(fā)板。
[0015]下面說明控制板調試方法的具體方法:
上電檢測前，檢查是否有漏焊，電解電容是否反接；檢查主電路(斷路器、緩沖電阻和接觸器)和電路板測試電源如圖4所示:包括模擬電源±15VA、+5VA、AGND及數字電源+15VD、+5VD.DGND是否正確。用萬用表測試接入輔助電源端是否短路、斷路。
[0016]測試電源電壓包括模擬電源±15VA、+5VA、AGND，數字電源+15VD、+5VD、DGND正確之后，不插入DSP開發(fā)板、FPGA開發(fā)板，通電數分鐘后斷開，檢查芯片是否有發(fā)熱狀況；若有器件發(fā)熱、甚至冒煙狀況應立即斷電，檢查相應部位是否反接、短路等等；確定沒有異常情況后，繼續(xù)通電數分鐘，觀察是否異常，同時用萬用表檢查DSP開發(fā)板、FPGA開發(fā)板、電源；
插入DSP開發(fā)板、FPGA開發(fā)板，通電，觀測指示燈是否亮:指示燈亮表示正常，否則不正常，需檢查開發(fā)板上接插件是否連接緊密，檢查開發(fā)板電源接口是否有電壓；接口(3.3V/5V)是否正常接通，如有異常應立即斷電檢查相應部位； 打開CCS軟件，通過DSP仿真器與DSP開發(fā)板連接，在CCS軟件” View/Graph/Time orfrequency”，觀測零飄情況；
測試中負載電流采樣、直流側采樣、逆變器輸出電流采樣顯示在幅值較小的高頻毛刺(一般在I左右)，表明該通道采樣無誤。如零飄較大，在DSP編程時應消減零飄數值以提高采樣的精度；
如有某一通道不符合上述描述，
①如出現零飄過大這表明支路中運放芯片某個引腳可能穿入直流電流，以負載電流采樣支路為例進行說明，排查步驟為:從互感器端開始依次檢測電流采樣電阻端、運放輸入、輸出端的的電壓是否存在電壓，如果存在電壓則說明穿入電流或者電壓，此時需要做進一步的檢查，觀察該處是否與電源直接連接，或者PCB板存在畫錯的情況。
[0017]②如沒有任何波形則可能原因為該通道某處斷開，首先斷開電源，查看電路圖，用萬用表，從相應互感器端至AD接入端逐一排除；同樣以負載電流采樣支路為例進行說明，如該路采樣出現問題，排查步驟為:從互感器端開始依次檢測取電流采樣電阻端、運放輸入、輸出端是否均連接正確，是否存在某處斷線的情況，如果斷線則需要從相應的位置飛線.上述觀測負載電流采樣、直流側采樣和逆變器輸出電流采樣的零飄時，由于器件本身差異以及焊接差異波形不一定一樣，檢測時波形零飄幅值較小即可(在I左右);
以上測試通過后，進而測試電源進入網側電壓及負載側采樣，其幅值是否有誤，網側電壓為A相過零點捕獲，其余兩相通過A相延遲實現，幅值矯正需根據測試電源的輸入電流幅值驗證相應支路放大倍數是否與初始設計吻合；根據現場常數計算出實際增益，然后對比標準測試源輸出的信號與CCS觀察窗口輸出的電壓幅值是否一致，如果不一致則需要通過多次測量尋找一個合適的系數，如果一致，則不需要改動；
測試逆變器采樣通道時，由于標準測試源接入時帶有少量直流分量影響測試，因此采用互感器隔離后進行測試，同時能夠滿足由小到大的現場采樣參數值的模擬，此處采用特殊定制的5A/100mA的互感器；二次側為測試信號與逆變器采樣電路連接，其簡要示意圖如圖3所示。接下來通過CCS觀察圖形窗口，觀察電流幅值是否吻合，其中變比通過5A/100mA互感器及逆變器采樣電路計算出增益，然后對比標準源輸出的信號與CCS觀察窗口輸出的電壓幅值是否一致，如果不一致則需要通過多次測量尋找一個合適的系數，如果一致則不需要改動。
[0018]測試網側電壓采樣通道時，由于現場中網側相電壓為220v，為了能夠模擬現場參數，此處測試源輸出50v接定制50V/220V的電壓互感器后接入控制板，其簡要示意圖如圖3所示，最后利用CCS軟件觀測采樣的幅值是否正確，如不正確需依次檢測相應通道，步驟與上條類似。
[0019]測試負載電流采樣通道時，由于現場采樣參數5mA，為了能夠模擬現場參數，此處標準測試源輸出5A后接的5A/5mA的電流互感器再接入控制板，其簡要示意圖如圖3所示，最后利用CCS軟件觀測采樣的幅值是否正確，如不正確需依次檢測相應通道，步驟與上類似。
【權利要求】
1.一種三相四線制APF控制板調試方法，其特征在于，所述方法依靠標準測試源，其提供的電壓三路最大有效值為57伏的電壓源、三路電流最大有效值為5安，最大諧波次數為50次的電流源，對負載電流采樣通道、逆變器電流采樣通道和網側電壓采樣通道進行測試； 測試負載電流采樣通道時，一次回路由標準源輸出電流信號，通過一個5A/5mA的電流互感器接入控制板； 測試逆變器電流采樣通道時，一次回路由標準源輸出電流信號，通過一個特殊定制的5A/200mA的電流互感器接入控制板； 測試網側電壓采樣通道時，一次回路由標準源輸出電壓信號，通過一個特殊定制的50V/220V電壓互感器接入控制板。
【文檔編號】G05B23/02GK103926915SQ201410137344
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權日:2014年4月8日
【發(fā)明者】徐在德, 范瑞祥, 孫旻, 鄧才波, 蔡鴻, 孫佳 申請人:國家電網公司, 國網江西省電力科學研究院