基于CPLD的柔性直流輸電信息傳輸系統的設計

摘要：設計了一種基于CPLD的信息傳輸系統，用于柔性直流輸電閥控系統與下級子模塊之間的數據交換。通過(guò)采用高速元件、冗余電路設計、軟件算法優(yōu)化等措施，使得該系統能夠在保證數據快速響應的前提下，運行在高電壓和強電磁干擾環(huán)境下。給出了系統設計的硬件原理圖、軟件流程圖和測試波形。實(shí)際測試結果表明，該設計方案簡(jiǎn)單可行、抗干擾能力強，可以滿(mǎn)足柔性直流輸電系統信息的可靠快速傳輸。
關(guān)鍵詞：柔性直流輸電；信息傳輸；閥控系統；CPLD

0 引言
近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電已經(jīng)成為未來(lái)電力系統的發(fā)展方向。但這些清潔能源的分布往往具有分散，遠離主電網(wǎng)的特點(diǎn)。柔性直流輸電技術(shù)作為一種新型輸電技術(shù)，它可將這些小型電源通過(guò)經(jīng)濟、環(huán)保的方式接入交流電網(wǎng)，成為國內外研究的熱點(diǎn)。
從國內外研究現狀來(lái)看，對柔性直流輸電的研究重點(diǎn)放在控制系統的設計上。本文所提出的信息傳輸系統為控制系統的一部分，其運行在高電壓、強磁場(chǎng)的環(huán)境中，在完成上級控制系統與下級子模塊之間龐大信息量通信的同時(shí)，也要保證整個(gè)信息傳輸系統的穩定性與可靠性。因此，本系統對信息的傳輸速率、抗干擾能力和系統的可靠性將有很高的要求。本設計通過(guò)采用高速率元件，信息隔離技術(shù)，軟件優(yōu)化等，著(zhù)重于解決這些問(wèn)題。

1 系統整體結構
信息傳輸系統屬于上級控制系統與下級子模塊的中間系統，是信息通信的橋梁，主要完成的功能是將上級控制系統下發(fā)的冗余信息進(jìn)行處理，采集正確的信息下發(fā)至下級子模塊中，其整體結構框圖如圖1所示。

2 系統硬件結構設計
與傳統的信息傳輸系統相比較，本設計在硬件方面做得最大突破是采取冗余設計。能夠降低信息上傳和接收出現故障的風(fēng)險，提高了系統的可靠性和穩定性。同時(shí)為了保證傳輸速率，本設計所有元件的速率都在10 Mb／s以上。
2．1 電氣隔離設計
上級控制系統向下級子模塊下發(fā)的為高頻信號，高頻信號的抗干擾能力以及傳輸的準確性將直接影響整個(gè)系統的準確性。
本系統在對高頻信號進(jìn)行傳輸時(shí)，摒棄傳統的傳輸方法，采用電氣隔離技術(shù)進(jìn)行傳輸，提高了信息傳輸的抗干擾性，同時(shí)能夠保證在本系統發(fā)生故障時(shí)，上級控制系統不受到影響。
選取AVAGO公司的ACPL-074L雙通道光耦器件，具有體積小、壽命長(cháng)、抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)，速率可達到15 Mb／s，符合本系統的設計要求。電路設計原理圖如圖2所示。