太網的應用，實現(xiàn)了分布式控制，便于操作人員進行WEB瀏覽和控制當前控制器的工作狀態(tài);按鍵輸入和液晶顯示電路模塊使得現(xiàn)場觀看運行參數和參數修改提供了方便。本裝置人機交互性很強，實現(xiàn)人性化，簡易化操作。
[0039]本技術方案為前提下進行實驗，給出了詳細的實施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
【主權項】
1.電力無功補償控制器，其特征是:是基于FPGA+DSP單元的無功補償控制器的設計，它包括:電源單元，F(xiàn)PGA+DSP單元，按鍵輸入單元和液晶顯示單元，通訊單元，控制單元;所述FPGA+DSP單元結構可以方便地實現(xiàn)邏輯控制和復雜算法協(xié)調控制功能;連接關系為:數據采集單元、開入開出單元、通訊單元以及雙端口 RAM單元連接到FPGA單元;而FPGA單元和DSP單元通過雙端口 RAM實現(xiàn)數據交互，并且多方式的通訊單元和人機交互單元與DSP單元連接，按鍵單元和液晶顯示單元則通過與控制單元通訊完成控制參數修改以及控制信號顯示等功能;這樣的硬件結構可以實現(xiàn)復雜算法和邏輯控制的實時操作。2.根權利要求1所述的電力無功補償控制器，其特征是:所述的FPGA+DSP單元，首先，F(xiàn)PGA支持并行和流水結構;這樣可以通過多個處理單元(PE)的并行工作，能實現(xiàn)結構好、數據量大的算法和高性能的數字信號處理;其次，F(xiàn)PGA內部內嵌了 DSP乘法模塊，這些單元是硬件模塊，運行速度很高，適合需要大量乘法計算的算法； 所述的DSP芯片是基于軟件可編程的，開發(fā)語言主要是C語言，個別場合需要編寫匯編語言； 所述的FPGA+DSP單元，其中FPGA芯片和DSP芯片兩者之間可以互相配置;通常情況下，DSP會作為系統(tǒng)的主控制器，F(xiàn)PGA上電后由DSP來完成配置;在系統(tǒng)的工作期間，DSP可以根據需要，重新配置FPGA，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能重構。3.根權利要求1所述的電力無功補償控制器，其特征是:所述的FPGA+DSP單元，需要根據FPGA采集到的數據判斷投切電容量得多少以及模糊控制算法的實現(xiàn)，可以充分發(fā)揮FPGA+DSP構建的靈活性，DSP可以根據模糊控制方式來選擇不同的配置文件加載到FPGA中，實現(xiàn)自適應動態(tài)控制；另外，系統(tǒng)工作過程中，如果DSP芯片在自檢過程中發(fā)現(xiàn)功能異常，也可以請求FPGA芯片重新配置自己。4.根權利要求1所述的電力無功補償控制器，其特征是:所述的按鍵輸入單元，按鈕輸入由9針阻排、GAL20V8B邏輯編程芯片、按鈕等組成，可實現(xiàn)激活、確認、退出、重啟、上下左右等按鈕功能；利用GAL20V8B實現(xiàn)83譯碼功能，減少按鈕連接到DSP芯片的引腳，節(jié)約單片機資源，通過阻排和VCC電源實現(xiàn)上拉功能，當按下按鈕時實現(xiàn)高電平到低電平的跳變，單片機掃描出各按鈕狀態(tài)，實現(xiàn)按鈕對應功能;實現(xiàn)簡單的人機通信，當按鍵沒有按下時輸入端口是高電平，表示沒有按鍵按下，按鍵按下時，單片機輸入端口是低電平，此時按鍵按下，單片機可以通過讀端口的高低電平來判斷按鍵是否按下，從而執(zhí)行每個按鍵的功能。5.根權利要求1所述的電力無功補償控制器，其特征是:所述的液晶顯示單元，有串行通訊和并行通訊兩種通訊方式，采用并行方式，所占用的I/O口資源多，但是響應速度快，可以實時跟蹤信號的顯示，串行方式速度比并行方式慢，此系統(tǒng)的單片機通用I/O資源很多，采用并行方式進行測量數據、保護信息、故障波形的顯示，同時將故障信息提示給運行人員。6.根權利要求1所述的電力無功補償控制器，其特征是:所述的通訊單元，是以太網通信具有10Mbit或100Mbit自適應通訊能力；同時具有RS232接口、RS485接口、USB接口和JTAG接口；所述以太網通信采用Realtek公司第三代快速以太網控制芯片RTL8019，它支持Ethernet II和IEEE802.3標準，內嵌16Kbit SRAM，可以通過以太網交換機在雙絞線上實現(xiàn)10Mbps同時發(fā)送和接收數據，具有16位數據線接口和20位地址線接口，支持8位或16位的數據模式，支持跳線和免跳線兩種模式，支持8條線路的中斷請求，支持3種標準電源關閉模式。7.根權利要求1所述的電力無功補償控制器，其特征是:所述的控制單元，實現(xiàn)投切電容器組的控制，由分、合繼電器，保持繼電器，信號繼電器組成，繼電器連接真空永磁斷路器，用真空永磁斷路器作為電容器的投切開關。8.根權利要求1所述的電力無功補償控制器的控制方法，其特征是:所述的FPGA+DSP單元主要按照功能進行劃分，F(xiàn)PGA單元主要負責數據的采集和計算，采集到的數據經過快速傅立葉變換計算線路中當前的電壓、電流有效值，有功功率，無功功率，功率因數等參數，把計算得到的參數送給DSP，DSP按照模糊控制算法實現(xiàn)電容器的投切和保護控制等功能，并有DSP單元輸出控制信號，完成電容器組的投切以及電容的保護;根據FPGA單元采集到的數據判斷投切電容量得多少以及模糊控制算法的實現(xiàn)，這種應用中就可以充分發(fā)揮FPGA+CPLD構建的靈活性，DSP單元可以根據模糊控制方式來選擇不同的配置文件加載到FPGA單元中，實現(xiàn)模糊動態(tài)控制；另外，系統(tǒng)工作過程中，如果DSP芯片在自檢過程中發(fā)現(xiàn)功能異常，也可以請求FPGA芯片重新配置自己； 最后通過按鍵輸入單元和液晶顯示單元完成參數的修改和功能設定，并將參數設置，運行結果等信息顯示出來。9.根權利要求8所述的電力無功補償控制器的控制方法，其特征是:所述的FPGA單元為無功補償控制器的FPGA單元，它可以對輸入信號進行分析計算，得出線路的電壓，電流，有功功率，無功功率，功率因數等參數，根據無功功率和功率因數核心控制參數，得到負載所需的無功功率，計算出線路所需的無功補償容量，輸入給DSP中，然后根據模糊控制理論，選擇多種投切控制方式，主要有按時間控制型、按電壓控制型、按時間/電壓控制型、按功率因數控制型、按無功功率和電壓綜合控制型、遠方遙控型、手動就地控制性，調整線路的感性無功功率和功率因數，完成電能質量的改善。10.根權利要求8所述的電力無功補償控制器的控制方法，其特征是:所述的DSP單元的型號為TMS320F2812，作為模糊控制算法和通訊的核心單元，所述的FPGA單元的型號為EP1C12Q240C8，作為信號采集計算的輔助單元，F(xiàn)PGA單元負責采集線路中電壓和電流，采集到的數據經過快速傅立葉變換計算線路中當前的電壓、電流有效值，有功功率，無功功率，功率因數等參數，把計算得到的參數送給DSP單元，DSP單元按照模糊控制算法實現(xiàn)電容器的投切和保護控制等功能。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力設備技術領域，尤其涉及一種電力無功補償控制器，具體是一種應用到電力線路無功補償控制器的裝置。本發(fā)明是基于FPGA+DSP單元的無功補償控制器的設計，它包括：電源單元，F(xiàn)PGA+DSP單元,按鍵輸入單元和液晶顯示單元，通訊單元，控制單元。本發(fā)明根據線路無功、電壓的變化情況進行自動跟蹤補償，提高功率因數，改善電壓質量，減少配電線路無功輸送流量，縮短配電線路無功輸送距離。還具有高可靠性，體積小，易安裝，功能強大，造價低的顯著特點。
【IPC分類】H02J13/00, H02J3/18, H02H7/26
【公開號】CN105490283
【申請?zhí)枴緾N201510610473
【發(fā)明人】李斌, 王亮, 荊瀾濤, 李爽, 李學斌, 于在明, 胡大偉, 王磊, 趙義松
【申請人】國家電網公司, 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 沈陽工程學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年9月23日