CN205178507U

CN205178507U - 基于svpwm不定频滞环控制的有源滤波器

Info

Publication number: CN205178507U
Application number: CN201520798342.2U
Authority: CN
Inventors: 李文娟; 吴天强; 绳燕
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2025-10-16

Abstract

本实用新型公开了一种基于SVPWM不定频滞环控制的有源滤波器，涉及有源滤波技术领域，包括检测控制模块、驱动模块和有源滤波器主电路。所述基于SVPWM不定频滞环控制的有源滤波器，采用dq检测法对负载电流进行谐波检测，然后进入SVPWM不定频滞环控制模块，得到PWM信号，通过驱动模块使有源滤波器主电路产生补偿电流，以消除谐波。与目前传统的有源滤波器相比，该装置有更好的电流控制效果。能降低主电路功率器件的开关频率，有较好的电流响应速度，同时又能有效限制误差电流，改善电流跟踪性能，并且计算量小，易于实现，具有广阔的应用前景。

Description

基于SVPWM不定频滞环控制的有源滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种电力滤波器，具体涉及一种基于空间电压矢量（SVPWM）不定频滞环控制的有源滤波器，属于有源滤波技术领域。

背景技术

有源滤波器是一种动态抑制谐波的新型电力电子装置，能对频率和大小都变化的谐波进行补偿，是一种理想的谐波补偿装置，是目前电力电子技术领域的研究热点。有源滤波器的电流跟踪控制方法有很多，其中滞环电流控制是应用最为广泛的方法之一。滞环电流控制属于直接电流控制，具有响应速度快、精度高等优点。但存在开关频率不固定、因此使得网测滤波电感设计困难等缺点。SVPWM技术是一种目前非常流行的控制技术，该技术将三相变流器作为一个整体来控制，很好地协调了主电路各相之间的相互作用。具有电压利用率高、可以实现最优开关模式等优点，但同时也存在着计算量大，以及数字化的实现对芯片要求较高等缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于SVPWM不定频滞环控制的有源滤波器，通过空间电压矢量的实时切换，使电流误差被限制在一个给定滞环内，从而获得电流的高品质控制。

为实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案实现：

基于SVPWM不定频滞环控制的有源滤波器，其特征在于：包括检测控制模块、有源滤波器主电路和驱动模块，所述的检测控制模块包括源电压相位检测模块、负载电流检测模块、直流侧电压检测模块和DSP控制器：其中，所述源电压相位检测模块和负载电流检测模块的输入端连接电网，输出端连接DSP控制器；所述直流侧电压检测模块的输入端连接有源滤波器主电路，输出端连接DSP控制器；DSP控制器的输出端连接驱动模块，并通过驱动模块和有源滤波器主电路建立连接，有源滤波器主电路通过电抗器连接到三相电网。

所述检测与控制模块，采用dq法对负载电流进行实时检测并分离出基波电流，再与负载电流作差后得到谐波电流，谐波电流与有源滤波器主电路输出的补偿电流之差ΔI为误差电流矢量，对其进行SVPWM不定频滞环控制，得到脉冲信号；所述驱动模块，将脉冲信号放大驱动主电路开关管；所述有源滤波器主电路，产生补偿电流，注入电网中以消除谐波电流。

进一步，所述源电压相位检测模块包括电压传感器和过零检测电路，所述负载电流检测模块包括电流传感器和电流调理电路，所述直流侧电压检测模块包括电压传感器和电压调理电路，所述DSP控制器包括dq检测模块和SVPWM不定频滞环控制模块；

三相电网电压经过电压传感器和过零检测电路连接到DSP控制器；有源滤波器主电路直流侧电压依次经过电压传感器和电压调理电路连接到DSP控制器；三相电网负载电流经过电流传感器和电流调理电路连接到DSP控制器。

进一步，所述SVPWM不定频滞环控制，是利用传统滞环控制单元输出状态比较值，同时通过对指令电压矢量的区域判别，最终经过控制规则的选择输出一个合适的电压矢量，从而控制ΔI，使有源滤波器输出的补偿电流能够跟踪指令电流。

进一步，所述的对指令电压矢量区域的判别，是将有源滤波器主电路的六个开关管排列成从（0，0，0）到（1，1，1）的8种状态，其中“1”表示上管开通，下管关断，“0”与之相反；输出电流矢量误差ΔI的变化率受系统电压矢量、指令电流矢量变化率和输出电压矢量的影响；有源滤波器的输出电压矢量共有8种状态，通过选择合适的状态，控制输出电流矢量ΔI的变化率，从而控制ΔI。

利用电压传感器和电流传感器检测有源滤波器主电路直流侧电压和负载侧电流，再分别通过电压调理电路和电流调理电路后进入DSP控制器；利用电压传感器检测源侧电压，通过过零检测电路后进入DSP控制器进行软件锁相；结合负载电流检测模块送入的电流，由DSP控制器中的dq检测模块计算出基波电流值，与负载电流做差，得到的谐波指令电流与有源滤波器主电路的输出电流之差，即误差电流矢量ΔI经过SVPWM不定频滞环控制模块，使DSP控制器最终产生PWM信号；通过驱动模块，控制有源滤波器主电路的开关管的通断，有源滤波器主电路输出端通过电抗器连接到三相电网，产生补偿电流以消除电网中谐波，实现本实用新型有源滤波器的基于SVPWM不定频滞环的电压电流双闭环反馈控制。

进一步，所述DSP控制器采用TI公司生产的TMS320F2812作为主控芯片。

进一步，所述的逆变主电路的开关器件选用型号为IRFP460的MOSFET；所述电压检测模块采用宇波模块CHV-25P霍尔电压传感器；所述电流检测模块采用宇波模块CHB-25NP霍尔电流传感器；所述驱动模块采用HCNW3120隔离驱动芯片。

相对于现有技术，本实用新型具有以下效果：

本实用新型通过空间电压矢量的实时切换，以相电流误差作为控制对象，根据相应的比较状态值和对参考电压矢量的区域判别，最终由电压空间矢量选择逻辑，输出一个最佳的电压矢量，从而使有源滤波器输出电流跟踪指令电流，将电流限制在固定的滞环宽度以内，从而获得良好的电流控制效果；降低了主电路功率器件的开关频率，有较好的电流响应速度，同时又能有效限制误差电流，改善电流跟踪性能，并且计算量小，易于实现，具有广阔的应用前景。

附图说明：

图1是本实用新型所述的基于SVPWM不定频滞环控制的有源滤波器的原理结构图；

图中：1-连接电抗器；2-电压传感器；3-过零检测电路；4-源电压相位检测模块；5-检测控制模块；6-有源滤波器主电路；7-驱动模块；8-dq检测模块；9-SVPWM不定频滞环控制模块；10-DSP控制器；11-直流侧电压检测模块；12-负载电流检测模块；13-电压调理电路；14-电流调理电路；15-电压传感器；16-电流传感器。

图2是本实用新型的基于SVPWM不定频滞环控制原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1，本实用新型中的有源滤波器包括：连接电抗器1、有源滤波器主电路6、驱动模块7、检测控制模块5；其中，检测控制模块5包括源电压相位检测模块4、负载电流检测模块12、直流侧电压检测模块11和DSP控制器10；所述源电压相位检测模块4包括电压传感器2和过零检测电路3，所述负载电流检测模块12包括电流传感器16和电流调理电路14，所述直流侧电压检测模块11包括电压传感器15和电压调理电路13，所述DSP控制器10包括dq检测模块8和SVPWM不定频滞环控制模块9。

其中，所述检测控制模块5的输出端连接驱动模块7，驱动模块7输出端与有源滤波器主电路6相连，有源滤波器主电路6输出端与电抗器1相接，并通过电抗器1连接到三相电网，产生补偿电流以消除电网中谐波；具体地，分别利用电压传感器15和电流传感器16检测有源滤波器主电路6直流侧电压和负载侧电流，再分别通过电压调理电路13和电流调理电路14后进入DSP控制器10；利用电压传感器2检测源侧电压，通过过零检测电路3后进入DSP控制器10进行软件锁相；结合负载电流检测模块12送入的电流，由DSP控制器10中的dq检测模块8计算出基波电流值，与负载电流做差，得到的谐波指令电流与有源滤波器主电路6的输出电流之差，即误差电流矢量ΔI经过SVPWM不定频滞环控制模块9，使DSP控制器10最终产生PWM信号；通过驱动模块7，控制有源滤波器主电路6的开关管的通断，有源滤波器主电路6输出端通过电抗器1连接到三相电网，产生补偿电流以消除电网中谐波，实现本实用新型有源滤波器的基于SVPWM不定频滞环的电压电流双闭环反馈控制。

如图2，所述的ΔI经过SVPWM不定频滞环控制模块9，具体为将指令电流与输出电流通过定环宽的滞环比较单元，输出相应的比较状态值，并通过对指令电压矢量的区域判断，最终由空间电压矢量选择逻辑输出一个合适的电压矢量，从而控制ΔI，使APF输出的补偿电流能够跟踪指令电流。

所述电流传感器16采用宇波模块CHB-25NP型号的霍尔电流传感器。所述电压传感器15和电压传感器2采用宇波模块CHV-25P型号的霍尔电压传感器。所述有源滤波器主电路6的开关器件选用型号为IRFP460的MOSFET。所述连接电抗器1由参数相同的电感组成。所述驱动模块7采用HCNW3120隔离驱动芯片。所述DSP控制器10采用TI公司生产的TMS320F2812作为主控芯片。

通过以上描述可知，本实用新型的有源滤波器，利用电压传感器15对有源滤波器直流侧电容电压进行实时检测，经过电压调理电路13，进入DSP处理器10，计算出直流侧电容电压值与直流侧电压给定值的差值，进行PI调节，从而保持有源滤波器直流侧电压的稳定。同时通过电压传感器2检测电源电压，经过过零检测电路3后进入DSP处理器10进行软件锁相，得到源电压相位信号，用于对电流传感器16检测到的负载电流进行的dq变换，变换得来的谐波电流作为指令电流，与有源滤波器主电路6输出电流做差后进入SVPWM不定频滞环控制模块9，得到PWM信号，通过隔离驱动模块7使主电路6产生补偿电流，以消除谐波。

Claims

1.基于SVPWM不定频滞环控制的有源滤波器，其特征在于：包括检测控制模块（5）、有源滤波器主电路（6）和驱动模块（7），所述的检测控制模块（5）包括源电压相位检测模块（4）、负载电流检测模块（12）、直流侧电压检测模块（11）和DSP控制器（10）：其中，所述源电压相位检测模块（4）和负载电流检测模块（12）的输入端连接电网，输出端连接DSP控制器（10）；所述直流侧电压检测模块（11）的输入端连接有源滤波器主电路（6），输出端连接DSP控制器（10）；DSP控制器（10）的输出端连接驱动模块（7），并通过驱动模块（7）和有源滤波器主电路（6）建立连接，有源滤波器主电路（6）通过电抗器（1）连接到三相电网。

2.根据权利要求1所述的基于SVPWM不定频滞环控制的有源滤波器，其特征在于：所述源电压相位检测模块（4）包括电压传感器（2）和过零检测电路（3），所述负载电流检测模块（12）包括电流传感器（16）和电流调理电路（14），所述直流侧电压检测模块（11）包括电压传感器（15）和电压调理电路（13），所述DSP控制器（10）包括dq检测模块（8）和SVPWM不定频滞环控制模块（9）；

三相电网电压经过电压传感器（2）和过零检测电路（3）连接到DSP控制器（10）；有源滤波器主电路（6）直流侧电压依次经过电压传感器（15）和电压调理电路（13）连接到DSP控制器（10）；三相电网负载电流经过电流传感器（16）和电流调理电路（14）连接到DSP控制器（10）。