一種有源電力濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善，特別涉及一種有源電力濾波器。
【背景技術】
[0002]電能既是一種經(jīng)濟實用、清潔方便且容易傳輸、控制和轉(zhuǎn)換的能源形式，又是一種由電力部門向電力用戶提供，并由供、用雙方共同保證質(zhì)量的特殊產(chǎn)品。電能質(zhì)量直接關系到國民經(jīng)濟的總體效益，電能的應用程度是一個國家發(fā)展水平和綜合國力的主要標志之一。電能質(zhì)量問題在許多國家已經(jīng)引起電力部門和用戶的廣泛關注。
[0003]隨著時代的進步、科技的發(fā)展，現(xiàn)代電網(wǎng)與負荷結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了很大變化，對電能質(zhì)量的控制情況，現(xiàn)有技術仍處于初級階段，技術上不夠成熟。由于電能質(zhì)量不理想引發(fā)能源利用的效率問題，漸漸被關注起來，因此推動電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的研究勢在必行。
[0004]針對上述問題，提供一種新型的電力濾波器，解決電力系統(tǒng)中的諧波污染是現(xiàn)有技術需要解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種有源電力濾波器，以達到解決電力系統(tǒng)中諧波污染的目的，改善電能質(zhì)量。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是，一種有源電力濾波器，其特征在于:所述的濾波器包括電流檢測采樣電路采集電網(wǎng)電流的數(shù)據(jù)后送入DSP控制模塊，DSP控制模塊進行數(shù)據(jù)判斷處理后通過PWM輸出單元輸出；電流檢測采樣電路連接有過零檢測電路。
[0007]所述的DSP控制模塊接收鎖相倍頻電路的倍頻信號。
[0008]所述的DSP控制模塊同時連接存儲單元和通信接口。
[0009]所述的電流檢測采樣電路檢測到電網(wǎng)電流后，轉(zhuǎn)換為更易于檢測的較小的信號電流，再通過采樣電阻后把電流變成信號電壓后送給DSP控制模塊的A/D端口。
[0010]所述的過零檢測電路產(chǎn)生與系統(tǒng)電壓同頻率的方波信號恢復正弦表的觸發(fā)信號的同時驅(qū)動A/D的數(shù)據(jù)釆樣及時啟動，并作為鎖相倍頻電路的輸入，得到在一個電壓周期時間內(nèi)所必備的釆樣時間點，同時為在無功電流計算時提供與A相電壓能形成同步的過零信號。
[0011]所述的鎖相倍頻電路控制相位比較器的輸出，使其正比于方波信號的相位差，該相位差由同步信號電路產(chǎn)生且與A相電壓同步。繼而送往低通濾波器，確保低通濾波器的輸出為一個頻率變化的電壓，同時將倍頻信號送給DSP控制模塊進而來控制A/D采樣的啟動。
[0012]—種有源電力濾波器，由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明分別對非線性負載中的電流經(jīng)過檢測。然后送給信號調(diào)理電路，經(jīng)過調(diào)理電路的調(diào)理作用，使其大小在指令電流生成模塊所能接受的信號區(qū)間內(nèi)。使的最終控制信號的輸出真實精確有效，使直流側(cè)電壓穩(wěn)定的效果，也預防過壓、過流等故障的產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明；
[0014]圖1為本發(fā)明一種有源電力濾波器的原理框圖；
[0015]圖2為本發(fā)明一種有源電力濾波器中電流檢測采樣電路的電路圖；
[0016]圖3為本發(fā)明一種有源電力濾波器中過零檢測電路的電路圖；
[0017]圖4為本發(fā)明一種有源電力濾波器中鎖相倍頻電路的電路圖；
[0018]在圖1中，1、DSP控制模塊;2、電流檢測采樣電路;3、電網(wǎng)電流;4、過零檢測電路;5、鎖相倍頻電路;6、PffM輸出單元;7、通信接口； 8、存儲單元。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明包括電流檢測采樣電路2采集電網(wǎng)電流3的數(shù)據(jù)后送入DSP控制模塊I，DSP控制模塊I進行數(shù)據(jù)判斷處理后通過PWM輸出單元6輸出；電流檢測采樣電路2連接有過零檢測電路4。DSP控制模塊I接收鎖相倍頻電路5的倍頻信號。DSP控制模塊I同時連接存儲單元8和通信接口 7。
[0020]具體如圖丨所示，DSP控制模塊丨使用DSP TMS320F28335芯片作為指令電流生成電路的核心硬件控制芯片，TMS320F28335該型芯片則能以每秒百萬次指令的高速率運行，含有豐富的片上I/O引腳同時也集成片內(nèi)外設(如SP1、A/D轉(zhuǎn)換、SC1、CAN總線和事件管理器A和B兩模塊等等)IWM波信號輸出達到18路，其中的6路是TI芯片更高精度且所特有的PffM輸出。再者還包括16通道ADC轉(zhuǎn)換(12位)，且獨特之處在于具備32位浮點運算處理單元，從而能夠進行精確的浮點運算。同時該型與定點C28X處理器在軟件上能夠互相兼容，為此軟件開發(fā)得到進一步簡化，幵發(fā)周期得到近一步縮短，開發(fā)成本自然而然得到降低。
[0021]電流檢測釆樣電路2不僅需要采集負載電流同時還要補償電流信號采集，將電流信號成功轉(zhuǎn)變?yōu)樗徒oA/D它易于接受的信號電壓。
[0022]過零檢測電路4在系統(tǒng)中的用途在于產(chǎn)生與系統(tǒng)電壓同頻率的方波信號用來作為恢復正弦表的觸發(fā)信號同時能使得A/D的數(shù)據(jù)釆樣及時啟動，和用于倍頻電路的輸入，對電網(wǎng)電壓信號經(jīng)過檢測，從而能夠準確掌握電網(wǎng)中實時頻率。繼而在鎖相倍頻電路5的作用下能夠準確的得到在一個電壓周期時間內(nèi)所必備的釆樣時間點。還有為在無功電流計算時提供與A相電壓能形成同步的過零信號。
[0023]鎖相倍頻電路5將倍頻后的信號送給DSP控制模塊I，在一個電壓周期內(nèi)獲得準確的時間點進行米樣，進而來控制A/D米樣的啟動。
[0024]本發(fā)明以28335型DSP為代表作為控制的核心。在該控制系統(tǒng)的設計與研究中主要運用的是通用I/O口的引腳模塊，PffM波的功能生成模塊以及ADC轉(zhuǎn)換模塊等以及過零檢測電路，A/D采樣，PffM輸出和RAM及EEPROM存儲器等。
[0025]如圖2所示，先用電流檢測采樣電路2檢測到電流，需先進行轉(zhuǎn)換為更易于檢測的較小的信號電流，從而接上采樣電阻后把電流變成信號電壓。不確定電壓大小情況下，需經(jīng)過信號調(diào)理電路電壓轉(zhuǎn)換，使其為O?3.3V之間的信號處理器AD模塊能收到的小信號。然而檢測到的電流屬于雙極性，所以用采樣電阻和調(diào)理電路把信號調(diào)理并轉(zhuǎn)換后送給DSP的A/D
□ O
[0026]如圖3所示，過零檢測電路4產(chǎn)生與系統(tǒng)電壓同頻率的方波信號用來作為恢復正弦表的觸發(fā)信號同時能使得A/D的數(shù)據(jù)釆樣及時啟動，和用于倍頻電路的輸入，對電網(wǎng)電壓信號經(jīng)過檢測，從而能夠準確掌握電網(wǎng)中實時頻率。繼而在鎖相倍頻電路的作用下能夠準確的得到在一個電壓周期時間內(nèi)所必備的釆樣時間點。還有為在無功電流計算時提供與a相電壓能形成同步的過零信號。
[0027]如圖4所示，鎖相倍頻電路5控制相位比較器的輸出，使其正比于方波信號的相位差，該相位差由同步信號電路產(chǎn)生且與A相電壓同步。繼而送往低通濾波器，使得低通濾波器的輸出為一個頻率變化的電壓，從而讓輸入輸出信號的頻率之差盡量減小最終能到達零。接著以CD4040 (十二進制計數(shù)器)為核心的電路來實現(xiàn)128倍頻，將倍頻后的信號送給DSP控制模塊I進而來控制A/D采樣的啟動。
[0028]本發(fā)明首先，分別對非線性負載中的電流經(jīng)過檢測。然后送給信號調(diào)理電路，經(jīng)過調(diào)理電路的調(diào)理作用，使其大小在指令電流生成模塊所能接受的信號區(qū)間內(nèi)。TMS320F28335型DSP作為指令電流生成電路的核心硬件控制芯片，在指令電流生成后由處理器經(jīng)過運算處理得出需補償諧波的電流信號，然后引入空間矢量的控制算法使其生成合適的PffM控制信號。PffM控制信號經(jīng)過隔離反向作用后，從而送入到驅(qū)動電路，通過電流跟蹤控制技術從而控制電路中的PWM信號，經(jīng)光稱隔離并放大后從而得以驅(qū)動逆變電路中的開關器件。最后，再由補償信號同樣通過信號調(diào)理電路進行調(diào)理后來補償回原系統(tǒng)。從而實現(xiàn)使最終控制信號的輸出真實精確有效，使直流側(cè)電壓穩(wěn)定的效果，也預防過壓、過流等故障的產(chǎn)生。
[0029]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明技術方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種有源電力濾波器，其特征在于:所述的濾波器包括電流檢測采樣電路(2)采集電網(wǎng)電流(3)的數(shù)據(jù)后送入DSP控制模塊(I)，DSP控制模塊(I)進行數(shù)據(jù)判斷處理后通過PffM輸出單元(6)輸出；電流檢測采樣電路(2)連接有過零檢測電路(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有源電力濾波器，其特征在于:所述的DSP控制模塊(I)接收鎖相倍頻電路(5)的倍頻信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有源電力濾波器，其特征在于:所述的DSP控制模塊(I)同時連接存儲單元(8)和通信接口(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有源電力濾波器，其特征在于:所述的電流檢測采樣電路(2)檢測到電網(wǎng)電流(3)后，轉(zhuǎn)換為更易于檢測的較小的信號電流，再通過采樣電阻后把電流變成信號電壓后送給DSP控制模塊(I)的A/D端口。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種有源電力濾波器，其特征在于:所述的過零檢測電路(4)產(chǎn)生與系統(tǒng)電壓同頻率的方波信號恢復正弦表的觸發(fā)信號的同時驅(qū)動A/D的數(shù)據(jù)釆樣及時啟動，并作為鎖相倍頻電路(5)的輸入，得到在一個電壓周期時間內(nèi)所必備的釆樣時間點，同時為在無功電流計算時提供與A相電壓能形成同步的過零信號。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種有源電力濾波器，其特征在于:所述的鎖相倍頻電路(5)控制相位比較器的輸出，使其正比于方波信號的相位差，該相位差由同步信號電路產(chǎn)生且與A相電壓同步。繼而送往低通濾波器，確保低通濾波器的輸出為一個頻率變化的電壓，同時將倍頻信號送給DSP控制模塊(I)進而來控制A/D采樣的啟動。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有源電力濾波器，其特征在于：所述的濾波器包括電流檢測采樣電路采集電網(wǎng)電流的數(shù)據(jù)后送入DSP控制模塊，DSP控制模塊進行數(shù)據(jù)判斷處理后通過PWM輸出單元輸出；電流檢測采樣電路連接有過零檢測電路。由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明分別對非線性負載中的電流經(jīng)過檢測。然后送給信號調(diào)理電路,經(jīng)過調(diào)理電路的調(diào)理作用,使其大小在指令電流生成模塊所能接受的信號區(qū)間內(nèi)。使的最終控制信號的輸出真實精確有效，使直流側(cè)電壓穩(wěn)定的效果，也預防過壓、過流等故障的產(chǎn)生。
【IPC分類】H02J3/01
【公開號】CN105552912
【申請?zhí)枴緾N201610125851
【發(fā)明人】江明, 高文根, 王元, 沈宗明, 陳小明, 田震, 王宗躍, 陳亞新
【申請人】安徽工程大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年3月4日