CN104135006A - 基于滞环比较的有源电力滤波器控制器 - Google Patents
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Abstract
一种基于滞环比较的有源电力滤波器控制器。在国家提倡智能电网建设的前提下，电力系统谐波问题日益显著。滤波器的应用越来越广泛。一种基于滞环比较的有源电力滤波器控制器的设计，其组成包括：数据采集电路（11），所述的数据采集电路与逻辑处理电路（1）连接，其前端经接线端子接进模拟信号，所述的逻辑处理电路通过双口RAM1（9）和RAM2（5）分别与数字信号处理器A（8）和数字信号处理器B（7）连接，所述的数字信号处理电器B与显示屏控制电路6连接，所述的逻辑处理电路分别与开关量输入（2）、开关量输出（3）、脉冲宽度调制信号产生电路（4）连接。本发明用于滞环比较的有源电力滤波器控制器的设计。
Description
技术领域：
本发明涉及一种基于滞环比较的有源电力滤波器控制器。
背景技术：
在国家提倡智能电网建设的前提下，电力系统谐波问题日益显著。滤波器的应用越来越广泛，有源电力滤波器主要由控制器和功率模块组成，控制器是整个装置的控制核心，滤波器的性能取决于控制器的性能指标。运算速度更快、采样点数更多的控制器不仅计算精度高，且更能体现细节补偿。
发明内容：
本发明的目的是提供一种基于滞环比较的有源电力滤波器控制器的设计。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，其组成包括：数据采集电路，所述的数据采集电路与逻辑处理电路连接，其前端经接线端子接进模拟信号，所述的逻辑处理电路通过双口RAM1和RAM2分别与数字信号处理器A和数字信号处理器B连接，所述的数字信号处理电器B与显示屏控制电路连接，所述的逻辑处理电路分别与开关量输入、开关量输出、脉冲宽度调制信号产生电路连接。
所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的数据采集电路包括RC滤波电路、差分输入电路和模数转换器，所述的差分输入电路一端经接线端子接入模拟信号和模拟地，所述的RC滤波电路经过放大器与模数转换器连接。
所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的数字信号处理电路包括两个数字信号处理器A和信号处理器B，所述的数字信号处理器A与双口RAM1的另一侧相连接，所述的数字信号处理器B与双口RAM2的另一侧相连接，所述的数字信号处理器B与显示屏控制电路连接。
所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的逻辑处理电路包括逻辑处理芯片EPM1270T144C5，所述的逻辑处理芯片与模数转换器连接，所述的逻辑处理芯片与双口RAM1和RAM2的一侧连接，所述的逻辑处理芯片分别与开关量输入、开关量输出、脉冲宽度调制信号产生电路连接。
所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的开关量输入分别与限流电阻和光耦连接，所述的限流电阻与光耦连接，所述的光耦与逻辑处理芯片连接。
所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的开关量输出包括逻辑处理电路、光耦及继电器，所述的逻辑处理芯片分别与限流电阻和光耦连接，所述的限流电阻与光耦连接，所述的光耦与继电器连接，所述的继电器与外部开关连接。
所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的脉冲宽度调制信号产生电路通过脉冲宽度调制信号产生电路信号与光纤驱动芯片连接，所述的光纤驱动与光纤发送器连接，所述的光纤发送器与外部驱动器连接。
有益效果：
1.本文发明内容为有源电力滤波器结构，该控制器采用全数字控制方式，主要包括数据处理电路、采样电路、逻辑处理电路、PWM信号发生电路、开入开出电路、双数字处理芯片DSP组成的CPU、人机显示电路组成。
DSP采用TI公司tms320c6713数字处理器，最大主频可达225MHz，该控制器可使采样时间小于8us，更快、精度更高的采样可保证滤波器对瞬变负荷进行补偿，即细节补偿能力更强。控制方式采用滞环比较控制方法，比较时间可小于6us，抑制毛刺能力更强。控制器采用双路双向并相互独立的数据通道，可减小主CPU的负担，保证控制器工作的稳定性。控制器最大可带18路光纤输出，即用一台控制器可扩展多个模块。
附图说明：
附图1是本发明结构示意图。
附图2是本发明逻辑处理电路示意图。
附图3是本发明数据采集电路示意图。
附图4是本发明开关量输入的示意图。
附图5是本发明开关量输出的示意图。
附图6是本发明PWM脉冲宽度调制信号产生电路的示意图。
具体实施方式：
实施例1：
一种基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，其组成包括：数据采集电路11，所述的数据采集电路与逻辑处理电路1连接，其前端经接线端子接进模拟信号，所述的逻辑处理电路通过双口RAM19和RAM25分别与数字信号处理器A8和数字信号处理器B7连接，所述的数字信号处理电器B与显示屏控制电路6连接，所述的逻辑处理电路分别与开关量输入2、开关量输出3、脉冲宽度调制信号产生电路4连接。
实施例2：
根据实施例1所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的数据采集电路包括RC滤波电路20、差分输入电路和模数转换器22，所述的差分输入电路一端经接线端子接入模拟信号19和模拟地23，所述的RC滤波电路经过放大器21与模数转换器连接。
实施例3：
根据实施例1或2所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的数字信号处理电路包括两个数字信号处理器A和信号处理器B，所述的数字信号处理器A与双口RAM1的另一侧相连接，所述的数字信号处理器B与双口RAM2的另一侧相连接，所述的数字信号处理器B与显示屏控制电路连接。
实施例4：
根据实施例1或2或3所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的逻辑处理电路包括逻辑处理芯片EPM1270T144C516，所述的逻辑处理芯片与模数转换器12连接，所述的逻辑处理芯片与双口RAM1和RAM2的一侧连接，所述的逻辑处理芯片分别与开关量输入、开关量输出、脉冲宽度调制信号产生电路连接。
实施例5：
根据实施例1或2或3或4所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的开关量输入分别与限流电阻19和光耦21连接，所述的限流电阻与光耦连接，所述的光耦与逻辑处理芯片20连接。
实施例6：
根据实施例1或2或3或4或5所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的开关量输出包括逻辑处理电路26、光耦及继电器23，所述的逻辑处理电路分别与限流电阻22和光耦23连接，所述的限流电阻与光耦连接，所述的光耦与继电器24连接，所述的继电器与外部开关25连接。
实施例7：
根据实施例1或2或3或4或5后6所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，所述的脉冲宽度调制信号产生电路通过脉冲宽度调制信号产生电路信号与光纤驱动芯片27连接，所述的光纤驱动与光纤发送器28连接，所述的光纤发送器与外部驱动器29连接。
实施例8：
根据实施例1或2或3或4或5或6或7所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器：
（1）. 采样、逻辑处理、开入开出电路原理框图如图1所示。整个采样、逻辑处理电路由16路数据处理电路、两片8通道AD转换芯片、CPLD、光耦和继电器组成。
（2）. 数据处理电路如图2所示。该部分电路由差分输入电路、RC滤波器、放大器等组成。差分输入电路可以有效抑制共模干扰，RC滤波器可滤除输入信号中的毛刺。放大器输出端直接连接AD的模拟输入通道。
（3）. 来自外部的三相系统电压、三相系统电流、三相逆变器输出电流、直流电压和温度等信号，经数据处理电路进入AD，AD的数字输出连接CPLD的数字IO，控制线同样连接CPLD数字IO，如图1所示。
（4）. 4路外部开关输入信号经端子连接控制器光耦的外侧，光耦内侧连接CPLD数字IO；4路开出信号，来自CPLD数字IO，经光耦和继电器，控制外部开关的通断，如图1所示。
（5）CPLD+RAM+DSP三者组成两路独立的数据通道，双口RAM一侧的数据线、地址线和读写控制线连接CPLD的数字IO，CPLD可将采样数据在任何时刻写入RAM的一侧；双口RAM另一侧的数据线、地址线和读写控制线连接DSP，CPU可随时读取RAM里的数据，如图3所示。
（6）. 由CPLD读取DSP1计算出的指令经滞环比较产生PWM信号，经电磁隔离芯片连接至外部驱动器。
（7）. DSP2将全部数据从双口RAM2的另一侧读过来，计算出系统侧三相电压、三相电流的有效值、谐波总畸变率、各次谐波含量、功率因数、装置输出容量、直流侧电压有效值及柜内各交流接触器或断路器的状态，把所有需要显示的数值或图形根据MODBUS标准协议，通过串口送至显示屏。
（8）. DSP2接收来自显示屏的启动或停机信号、外部设置的各项参数等，并把这些数据写到RAM2，逻辑处理芯片将这些数据通过第一组数据通道送给主处理器DSP1，如图3所示。
控制器所有与外部连接均采用光电隔离或电磁隔离，电路设计完全满足EMC要求。
Claims (7)
1.一种基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，其组成包括：数据采集电路，其特征是：所述的数据采集电路与逻辑处理电路连接，其前端经接线端子接进模拟信号，所述的逻辑处理电路通过双口RAM1和RAM2分别与数字信号处理器A和数字信号处理器B连接，所述的数字信号处理电器B与显示屏控制电路连接，所述的逻辑处理电路分别与开关量输入、开关量输出、脉冲宽度调制信号产生电路连接。
2.根据权利要求1所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，其特征是：所述的数据采集电路包括RC滤波电路、差分输入电路和模数转换器，所述的差分输入电路一端经接线端子接入模拟信号和模拟地，所述的RC滤波电路经过放大器与模数转换器连接。
3.根据权利要求1所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，其特征是：所述的数字信号处理电路包括两个数字信号处理器A和信号处理器B，所述的数字信号处理器A与双口RAM1的另一侧相连接，所述的数字信号处理器B与双口RAM2的另一侧相连接，所述的数字信号处理器B与显示屏控制电路连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，其特征是：所述的逻辑处理电路包括逻辑处理芯片EPM1270T144C5，所述的逻辑处理芯片与模数转换器连接，所述的逻辑处理芯片与双口RAM1和RAM2的一侧连接，所述的逻辑处理芯片分别与开关量输入、开关量输出、脉冲宽度调制信号产生电路连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，其特征是：所述的开关量输入分别与限流电阻和光耦连接，所述的限流电阻与光耦连接，所述的光耦与逻辑处理芯片连接。
6.根据权利要求1或2或3或4或5.所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，其特征是：所述的开关量输出包括逻辑处理电路、光耦及继电器，所述的逻辑处理芯片分别与限流电阻和光耦连接，所述的限流电阻与光耦连接，所述的光耦与继电器连接，所述的继电器与外部开关连接。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的基于滞环比较的有源电力滤波器控制器，其特征是：所述的脉冲宽度调制信号产生电路通过脉冲宽度调制信号产生电路信号与光纤驱动芯片连接，所述的光纤驱动与光纤发送器连接，所述的光纤发送器与外部驱动器连接。
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| JPH02179226A (ja) * | 1988-09-21 | 1990-07-12 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 交流フイルタとパルス幅変調方式電力変換器を直列接続した高調波抑制装置 |
| CN102437576A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-05-02 | 安徽鑫龙电器股份有限公司 | 一种有源电力滤波器的控制器及其控制方法 |
| CN203522185U (zh) * | 2013-09-07 | 2014-04-02 | 陈鹏鲲 | 一种有源电力滤波器控制系统 |
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