CN204989333U - 一种有源电力滤波器测控装置 - Google Patents

一种有源电力滤波器测控装置 Download PDF

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张俊强
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Abstract

本实用新型涉及电子信息技术中的电力滤波器测控技术领域,尤其是涉及一种有源电力滤波器测控装置。其特点是包括算法单元模块和测控系统模块,算法单元模块和测控系统模块通过CAN通讯模块和485通讯模块相连,算法单元模块外围连接有信号调理电路,信号调理电路与信号检测模块相连,信号检测模块包括电源电压检测模块、负载电流检测模块、逆变电流检测模块和直流侧电容电压检测模块;所述的测控系统模块外围连接有数据存储模块、液晶显示模块、按键模块、开关量检测模块和电源模块。其解决了对有源电力滤波器设备的运行参数进行实时、准确监测,对有源电力滤波器设备运行进行有效、可靠控制的要求。

Description

一种有源电力滤波器测控装置
技术领域
本实用新型涉及电子信息技术中的电力滤波器测控技术领域,尤其是涉及一种有源电力滤波器测控装置。
背景技术
电能质量问题日益严峻,有源电力滤波器(ActivePowerFilter,APF)以其自身优点成为治理电网谐波、补偿无功的重要设备。设计可靠的有源电力滤波器测控系统对于保证有源电力滤波器正常运行、实时监控有源电力滤波器运行状况、保证操作人员安全具有重要意义。目前,有源电力滤波器测控系统主要存在数据传输较慢、数据处理能力较差,在监测参数较多时无法实现实时监测;受处理器及算法的限制,测量精度不高;控制功能单一,缺少故障分析、处理功能。
发明内容
本实用新型的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种有源电力滤波器测控装置,有效解决了现有技术存在的问题。
为实现上述目的,本实用新型采取的技术方案为:所述的一种有源电力滤波器测控装置,其特点是包括算法单元模块和测控系统模块,算法单元模块和测控系统模块通过CAN通讯模块和485通讯模块相连,算法单元模块外围连接有信号调理电路,信号调理电路与信号检测模块相连,信号检测模块包括电源电压检测模块、负载电流检测模块、逆变电流检测模块和直流侧电容电压检测模块;所述的测控系统模块外围连接有数据存储模块、液晶显示模块、按键模块、开关量检测模块和电源模块。
所述的信号检测模块通过电压、电流传感器检测输入信号,输入信号通过信号调理电路接算法单元模块,所述的算法单元模块和测控系统模块通过CAN通讯模块进行进行数据交换,算法单元模块和测控系统模块通过485通讯模块传输控制信号。
所述的算法单元模块采用DSP芯片,型号为TMS320F28335;信号检测模块通过型号为TV19G的电压传感器检测交流电压信号,通过型号为LV25-P电压传感器检测直流电压信号,通过型号为LT308-S7电流传感器检测交流电流信号;经传感器变换的信号通过信号调理电路内型号为INA128U的放大器实现处理器隔离保护和信号调理的目的,信号调理所需1.5V参考电压由型号为OP07的运算放大器产生。
所述的测控系统模块采用DSP芯片,型号为TMS320F28335;数据存储模块采用型号为AT24C01的EEPROM芯片,数据存储模块的SDA、SCL引脚分别与测控系统模块的SCLA、SDAA引脚对应相连,并采用I2C通信协议进行数据传输;液晶显示模块采用型号为JM240128G的LCD液晶,通过型号为74HC245双向缓冲器完成液晶驱动;按键模块设置六个按键,通过型号为LVC245A的驱动器完成按键驱动,实现液晶翻屏、和参数设定,按键模块的驱动器的B3~B8引脚与测控系统模块的XA3~XA8对应相连;开关量检测模块中的开关量信号经过型号为NEC2501的光耦隔离器件和型号为LVC245A的驱动器送入测控系统模块,电源模块通过型号为AMS1117的电压转换芯片产生3.3V电压。
所述的CAN通讯模块主要由型号为CTM1050T的高速CAN隔离收发器构成,算法单元模块与测控系统模块分别与一个CAN隔离收发器相连,通过两个CAN隔离收发器的连接,实现数据收发功能;所述的485通讯模块主要由型号为MAX485的接口芯片和型号为NEC2501光耦隔离器件构成,通过485通讯模块,测控系统模块向算法单元模块发送开机标志信号和故障清除信号。
所述的一种有源电力滤波器测控装置,其开关量检测模块将有源电力滤波器开关信号进行处理后送入测控系统模块;液晶显示模块和按键模块方便工作人员现场监测和操作;数据存储模块将重要参数进行存储;测控系统模块完成有源电力滤波器电能质量参数计算、开关机判断、故障处理功能,通过液晶显示模块和按键模块实现有源电力滤波器设备的现场测量、控制。其算法单元模块为滤波器核心控制单元,主要实现谐波检测和PWM控制,完成有源电力滤波器主体功能。其监测参数包括:补偿线路电能质量参数、有源电力滤波器直流侧电压、有源电力滤波器逆变电流、有源电力滤波器故障类型。补偿线路电能质量参数通过对电网采集信号计算得到,有源电力滤波器直流侧电压、有源电力滤波器逆变电流通过检测模块检测得到,有源电力滤波器故障类型通过对有源电力滤波器算法单元发送的故障标志信号处理后得到。通过故障处理程序对故障标志信号及时进行处理,保证有源电力滤波器运行中的人身和设备的安全。
本实用新型的有益效果是:所述的一种有源电力滤波器测控装置,其解决了对有源电力滤波器设备的运行参数进行实时、准确监测,对有源电力滤波器设备运行进行有效、可靠控制的要求。
附图说明
图1为本实用新型控制原理图;
图2为本实用新型图1中的算法单元模块及外围电路控制示意图;
图3为本实用新型图1中的测控系统模块及外围电路控制示意图;
图4为本实用新型图1中的通讯模块电路控制示意图图;
图5为本实用新型的测控系统模块主程序流程图;
图6为本实用新型的开机判断流程图;
图7为本实用新型的故障处理流程图。
图中所示:1.信号检测模块;1-1.电源电压检测模块;1-2.负载电流检测模块;1-3.逆变电流检测模块;1-4.直流侧电容电压检测模块;2.信号调理电路;3.算法单元模块;4.CAN通讯模块;5.485通讯模块;6.数据存储模块;7.测控系统模块;8.液晶显示模块;9.按键模块;10.开关量检测模块;11.电源模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示,所述的一种有源电力滤波器测控装置,其特点是包括算法单元模块3和测控系统模块7,算法单元模块3和测控系统模块7通过CAN通讯模块4和485通讯模块5相连,算法单元模块3外围连接有信号调理电路2,信号调理电路2与信号检测模块1相连,信号检测模块1包括电源电压检测模块1-1、负载电流检测模块1-2、逆变电流检测模块1-3和直流侧电容电压检测模块1-4;所述的测控系统模块7外围连接有数据存储模块6、液晶显示模块8、按键模块9、开关量检测模块10和电源模块11。
所述的信号检测模块1通过电压、电流传感器检测输入信号,输入信号通过信号调理电路2接算法单元模块3,所述的算法单元模块3和测控系统模块7通过CAN通讯模块4进行进行数据交换,算法单元模块3和测控系统模块7通过485通讯模块5传输控制信号。
如图2所示,所述的算法单元模块3采用DSP芯片,型号为TMS320F28335;信号检测模块1通过型号为TV19G的电压传感器检测交流电压信号,通过型号为LV25-P电压传感器检测直流电压信号,通过型号为LT308-S7电流传感器检测交流电流信号;经传感器变换的信号通过信号调理电路2内型号为INA128U的放大器实现处理器隔离保护和信号调理的目的,信号调理所需1.5V参考电压由型号为OP07的运算放大器产生。
如图3所示,所述的测控系统模块7采用DSP芯片,型号为TMS320F28335;数据存储模块6采用型号为AT24C01的EEPROM芯片,数据存储模块6的SDA、SCL引脚分别与测控系统模块7的SCLA、SDAA引脚对应相连,并采用I2C通信协议进行数据传输;液晶显示模块8采用型号为JM240128G的LCD液晶,通过型号为74HC245双向缓冲器完成液晶驱动;按键模块9设置六个按键,通过型号为LVC245A的驱动器完成按键驱动,实现液晶翻屏、和参数设定,按键模块9的驱动器的B3~B8引脚与测控系统模块的XA3~XA8对应相连;开关量检测模块10中的开关量信号经过型号为NEC2501的光耦隔离器件和型号为LVC245A的驱动器送入测控系统模块,电源模块11通过型号为AMS1117的电压转换芯片产生3.3V电压。
如图4所示,所述的CAN通讯模块4主要由型号为CTM1050T的高速CAN隔离收发器构成,算法单元模块3与测控系统模块7分别与一个CAN隔离收发器相连,通过两个CAN隔离收发器的连接,实现数据收发功能;所述的485通讯模块5主要由型号为MAX485的接口芯片和型号为NEC2501光耦隔离器件构成,通过485通讯模块,测控系统模块7向算法单元模块3发送开机标志信号和故障清除信号。
所述的一种有源电力滤波器测控装置,其开关量检测模块将有源电力滤波器开关信号进行处理后送入测控系统模块;液晶显示模块和按键模块方便工作人员现场监测和操作;数据存储模块将重要参数进行存储;测控系统模块完成有源电力滤波器电能质量参数计算、开关机判断、故障处理功能,通过液晶显示模块和按键模块实现有源电力滤波器设备的现场测量、控制。其算法单元模块为滤波器核心控制单元,主要实现谐波检测和PWM控制,完成有源电力滤波器主体功能。其监测参数包括:补偿线路电能质量参数、有源电力滤波器直流侧电压、有源电力滤波器逆变电流、有源电力滤波器故障类型。补偿线路电能质量参数通过对电网采集信号计算得到,有源电力滤波器直流侧电压、有源电力滤波器逆变电流通过检测模块检测得到,有源电力滤波器故障类型通过对有源电力滤波器算法单元发送的故障标志信号处理后得到。通过故障处理程序对故障标志信号及时进行处理,保证有源电力滤波器运行中的人身和设备的安全。
如图5、6、7所示,所述的一种有源电力滤波器测控装置,其系统上电之后要先从EEPROM中读取设备参数,之后将开关量信号送入测控系统模块进行开机判断,如符合开机条件则向有源电力滤波器算法单元模块传送开机标志信号和故障清除信号。CAN中断将采样信号送入测控系统模块,同时设备参数传输给有源电力滤波器算法单元模块。通过CAN中断、故障处理模块、监测参数计算、液晶显示/按键功能的循环,实现有源电力滤波器现场监测、控制的功能。为了保证设备安全可靠启动,在检测到开机开关量信号后不能直接发送开机标志信号。通过判断设备不存在故障信号、负载电流是大于2A开机允许值后发送开机标志信号和故障清除信号,设备启动。当测控系统模块接收到故障信号时,DSP会根据不同的故障信号产生对应的操作。硬件故障主要指IPM故障,软件故障1、2、3分别代表逆变器输出电流超过限值、直流电压波动超过限值、负载电流小于开机允许电流。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种有源电力滤波器测控装置,其特征是包括算法单元模块和测控系统模块,算法单元模块和测控系统模块通过CAN通讯模块和485通讯模块相连,算法单元模块外围连接有信号调理电路,信号调理电路与信号检测模块相连,信号检测模块包括电源电压检测模块、负载电流检测模块、逆变电流检测模块和直流侧电容电压检测模块;所述的测控系统模块外围连接有数据存储模块、液晶显示模块、按键模块、开关量检测模块和电源模块。
2.如权利要求1所述的一种有源电力滤波器测控装置,其特征在于:所述的信号检测模块通过电压、电流传感器检测输入信号,输入信号通过信号调理电路接算法单元模块,所述的算法单元模块和测控系统模块通过CAN通讯模块进行进行数据交换,算法单元模块和测控系统模块通过485通讯模块传输控制信号。
3.如权利要求1所述的一种有源电力滤波器测控装置,其特征在于:所述的算法单元模块采用DSP芯片,型号为TMS320F28335;信号检测模块通过型号为TV19G的电压传感器检测交流电压信号,通过型号为LV25-P电压传感器检测直流电压信号,通过型号为LT308-S7电流传感器检测交流电流信号;经传感器变换的信号通过信号调理电路内型号为INA128U的放大器实现处理器隔离保护和信号调理的目的,信号调理所需1.5V参考电压由型号为OP07的运算放大器产生。
4.如权利要求1所述的一种有源电力滤波器测控装置,其特征在于:所述的测控系统模块采用DSP芯片,型号为TMS320F28335;数据存储模块采用型号为AT24C01的EEPROM芯片,数据存储模块的SDA、SCL引脚分别与测控系统模块的SCLA、SDAA引脚对应相连,并采用I2C通信协议进行数据传输;液晶显示模块采用型号为JM240128G的LCD液晶,通过型号为74HC245双向缓冲器完成液晶驱动;按键模块设置六个按键,通过型号为LVC245A的驱动器完成按键驱动,实现液晶翻屏、和参数设定,按键模块的驱动器的B3~B8引脚与测控系统模块的XA3~XA8对应相连;开关量检测模块中的开关量信号经过型号为NEC2501的光耦隔离器件和型号为LVC245A的驱动器送入测控系统模块,电源模块通过型号为AMS1117的电压转换芯片产生3.3V电压。
5.如权利要求2所述的一种有源电力滤波器测控装置,其特征在于:所述的CAN通讯模块主要由型号为CTM1050T的高速CAN隔离收发器构成,算法单元模块与测控系统模块分别与一个CAN隔离收发器相连,通过两个CAN隔离收发器的连接,实现数据收发功能;所述的485通讯模块主要由型号为MAX485的接口芯片和型号为NEC2501光耦隔离器件构成,通过485通讯模块,测控系统模块向算法单元模块发送开机标志信号和故障清除信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110098614A (zh) * 2018-01-29 2019-08-06 东方博沃(北京)科技有限公司 有源滤波装置的控制器及其操作方法
CN111289815A (zh) * 2020-02-11 2020-06-16 山东华天电气有限公司 基于hmi的便携式高压链式apf模块测试仪及方法

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