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申请/专利权人：帝森克罗德集团有限公司

摘要：本发明涉及静止无功发生器的控制系统，包括系统主程序模块、中断处理模块和电故障探测模块，所述系统主程序模块用于接收来自所述电故障探测模块的故障信号和向所述中断处理模块发送中断信号；所述中断处理模块用于接收采样信号和来自所述系统主程序模块的所述中断信号，以及向所述系统主程序模块发送开关量检测和驱动信号和输出PWM控制信号，所述中断处理模块和所述电故障探测模块均与显示端通信；所述电故障探测模块向所述系统主程序模块发送故障信号以及向所述显示端发送所述报警信号。本系统能够不受开关频率的限制，有非正常断电自启功能，可以直接处理故障信号，容量大，同时具有控制精度高、电流响应快，程序运行时间短、实时性高的效果。

主权项：1.一种静止无功发生器的控制系统，其特征在于：包括系统主程序模块、中断处理模块和电故障探测模块，所述系统主程序模块用于接收来自所述电故障探测模块的故障信号和向所述中断处理模块发送中断信号；所述中断处理模块用于接收采样信号和来自所述系统主程序模块的所述中断信号，以及向所述系统主程序模块发送开关量检测和驱动信号和输出PWM控制信号，所述中断处理模块和所述电故障探测模块均与显示端通信；所述电故障探测模块向所述系统主程序模块发送故障信号以及向所述显示端发送报警信号；所述系统主程序模块包括按照控制顺序或信号传送方向依次设置的系统寄存器初始化单元、通用IO口初始化单元、中断向量表初始化单元、外设初始化单元、初始化变量赋值单元、配置定时器0单元、启动定时器单元和使能中断单元；所述中断处理模块包括按照控制顺序或信号传送方向依次设置的与所述使能中断单元通信的采样单元、直流侧电压充电单元、电网电压锁相环单元、无功电流提取单元、补偿信号输出单元；其中，所述采样单元，用于从电网采样得到的三路电网电压数值、三路负载电流数值、三路补偿电流数值以及两路直流侧电压数值；所述直流侧电压充电单元，用于在所述静止无功发生器经过预充电后继续对直流侧进行充电到指定的电压值；所述电网电压锁相环单元，用于跟踪一相电网电压，产生与该电网电压同相位的正弦信号和余弦信号；指令电流提取单元，用于提取负荷电流中的无功成分，采用基于旋转坐标系的检测算法提取无功；所述补偿信号输出单元，用于根据指令电流信号，发出控制变流器通断的开关信号，以此产生与无功指令信号相反的补偿电流信号；所述电故障探测模块包括按照控制顺序或信号传送方向依次设置的电网电压缺相探测单元、电网电压相序探测单元、电网电压过压和欠压探测单元、IGBT探测单元、直流侧电压探测单元、系统过流探测单元、过载探测单元；所述电网电压相序探测单元，用于对电网电压相序进行检测，检测到相序错误时，判定电网电压为不可恢复故障，封锁PWM脉冲，同时断开接触器；所述电网电压过压和欠压探测单元，用于检测电网电压的大小，当其大于设置的交流过压值和交流欠压值时，则封锁PWM脉冲，同时断开接触器；所述直流侧电压探测单元，判断当直流侧电压超过设定电压时，中断程序里连续监测到多次后，封锁PWM脉冲，不断开接触器；所述系统过流探测单元，根据所述静止无功发生器的容量，设定保护电流保护值，当发出的电流大于所述电流保护值，且在中断程序里连续监测到多次，则封锁PWM脉冲，不断开接触器；所述系统主程序模块还包括系统状态指示单元、控制逻辑单元和直流侧预充电单元，所述系统状态指示单元用于指示所述静止无功发生器的状态；所述控制逻辑单元用于处理启动停止信号和故障信号，实现静止无功发生器的控制系统的正常运行任务和故障停止任务；所述直流侧预充电单元用于根据所述控制逻辑单元和所述开关量检测和驱动单元的指令进行直流侧预充电；所述中断处理模块还包括模块间通信单元、开关量检测和驱动单元、指定功率因素单元、容量限制单元、过温限流单元，所述模块间通信单元与显示端通过CAN总线通信，用于向显示模块发送数据，每个周期采样多个点位，将点位发送到触摸屏，用于实时显示电压、电流数据及其波形，同时还实时传递电网频率、直流侧电压、显示故障代码；所述开关量检测和驱动单元，用于控制低压器件通断的开关量输出信号，同时停止所述静止无功发生器的开关量输入信号；所述指定功率因素单元，用于根据触摸屏上设置的功率因素，查表获得需要的无功电流；所述容量限制单元，用于当触摸屏上对所述静止无功发生器的容量进行限制时，程序会在极短的时间内限制所述静止无功发生器输出的容量；所述过温限流单元，用于当检测到的IGBT温度超过限定温度时，对所述静止无功发生器进行额定容量限制，确保IGBT的温度不再升高；所述电故障探测模块还包括直流侧充电超时故障探测单元、过温探测单元；所述直流侧充电超时故障探测单元，用于当启动设备后，在开始进入补偿无功前，如果时间超过设定时间，则封锁PWM脉冲，断开接触器；所述过温探测单元，在当检测到的IGBT温度超过设定稳定时，且连续监测到多次超温，判定为不可恢复故障，封锁PWM脉冲，断开接触器；所述系统主程序模块被配置为：1初始化硬件系统，同时或分别调用与初始化单元数目相同的文件，完成初始化系统寄存器、初始化通用IO口、初始化外设、初始化中断向量表和初始化外设；2配置定时器0中断，用来调用定时器文件并设置中断时间；3初始化系统变量，用来定义所述静止无功发生器中用到的所有参数；4逻辑信号控制，用来实现所述静止无功发生器的正常运行和故障停止的任务；5非正常断电自启，用于当电网恢复后所述静止无功发生器恢复断电前的状态；6故障信号处理，用来当发生故障后对不同的故障信号进行不同的处理；所述中断处理模块被配置为：进入定时器中断控制，进而读取ADC结果和寄存器结果，再对直流侧电压充电，同时更新系统状态变量，进而产生任一相电网电压的正弦和余弦信号，再分析无功含量，补偿电压前馈和死区，从而输出PWM控制信号，清除中断标志，完成中断处理；所述电故障探测模块被配置为：设置上下限保护：所述静止无功发生器在开机前，显示端生成并下发配置数据，根据此配置数据设置上下限值；获得并组合故障标志位：所述静止无功发生器运行，程序实时检测响应的故障事件，置位或清零响应的保护位，控制器上传相应的故障事件标志位，把故障事件的保护位和标志位进行组合；对故障标志位进行检测：检测故障标志位判断是否有故障事件发生；通过检测标志位判定无故障事件发生时，则对故障标志位进行循环检测；通过检测标志位判定有故障事件发生时，对发生的故障事件进行编码，判断故障事件的类型；所述电故障探测模块包括基于FPGA实现的主板保护顶层实体和主板底层模块，所述主板保护顶层实体对故障事件的信号进行类型划分和数据定义，所述底层模块包括故障上下限设置模块、频率电故障探测模块、相序电故障探测模块、电网电压有效值电故障探测模块、故障标志位组合模块、故障标志位检测模块、运行状态检测模块、故障事件检测模块、故障事件编码模块、故障事件中心处理模块、系统连续故障保护模块、从板命令信号下发模块、故障事件读取模块；所述故障上下限设置模块：用于对故障上下限配置；所述频率电故障探测模块：用于判断电网是否过频或者欠频；所述相序电故障探测模块：该模块包括时钟分频，在该时钟分频下，如果负序超过若干时钟周期就会报相序错误，其中，正负序的检测方法：首先，检测A相的过零点并且此过零点的斜率为正，之后，判断BC相此时的值，按1-3判定：1如果B相大于零而C相小于零，则判定为正序；2如果B相小于零而C相大于零，则判定为负序；3如A相没有检测到过零点，则判定此时为未检测。

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