專利名稱：正序基波提取器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種三相供電控制電路中的提取器，尤其是一種正序基波提取器，屬于供電控制技術領域。
背景技術：
三相電壓型變換器通常采用電壓定向直接功率控制(VO-DPC)(三相電壓型PWM整流器控制技術綜述，伍小杰，羅悅?cè)A，喬樹通，電工技術學報，2005，20 (12)，7-12)，一般采用直流電壓外環(huán)、功率內(nèi)環(huán)的控制結(jié)構(gòu)。直流電壓外環(huán)控制結(jié)構(gòu)將檢測到的直流電壓Udc與直流側(cè)電壓期望值Udc*的差值通過PI調(diào)節(jié)器后輸出電流信號，該電流信號與檢測到的直流電壓的乘積即為有功功率期望值P'功率內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)在三相系統(tǒng)中，根據(jù)瞬時功率理論，由檢測到的瞬時電壓ua、ub、u。和瞬時電流ia、ib、i。，就可以得到瞬時有功功率、無功功率P、Q0上述現(xiàn)有技術存在的問題是存在正序諧波以及負序和零序分量對電壓扇區(qū)判斷的影響。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于:針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，提出一種可以消除正序諧波等對電壓扇區(qū)判斷影響的正序基波提取器，從而有效提聞供電控制的準確性。為了達到以上目的，本實用新型的正序基波提取器包括用于采集處理供電線路網(wǎng)側(cè)三相電壓和電流的信號采樣調(diào)理電路，用于通過驅(qū)動電路控制主電路三相電壓型變換器的主控CPU,還包括用于正序基波提取的FPGA (Field Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列);所述信號采樣調(diào)理電路的輸出在接主控CPU對應端口的同時，還接所述FPGA的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端口，用以輸入采集處理后的網(wǎng)側(cè)三相電壓和電流信號；所述FPGA的輸出端接主控CPU的對應輸入端口，用以向主控CPU輸出正序基波分量；所述主控CPU的控制輸出端通過驅(qū)動電路接主電路的三相電壓型變換器中全控電力電子器件的通斷受控端，用以調(diào)控供電線路的輸出功率。本實用新型合理將正序基波提取應用于三相電壓型變換器的直接功率，所得到的電網(wǎng)電壓幅角直接對應于其正序基波分量，從根本上消除了正序諧波以及負序和零序分量對電壓扇區(qū)判斷的影響，有效提高了系統(tǒng)控制的準確性。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。
圖1為本實用新型一個實施例的應用示意圖。圖2為本實用新型一個實施例的電路原理圖。
具體實施方式
實施例一本實施例的正序基波提取器如圖1和圖2所不,包括信號米樣調(diào)理電路(AD7656)、主控CPU(TMS320F28335芯片)、用于正序基波提取的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(EPlC6Q240C8芯片)。信號采樣調(diào)理電路的輸出在接主控CPU對應端口的同時，還接FPGA的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端口，將采集到的交流側(cè)電壓、電流等信號傳輸?shù)街骺谻PU，同時將交流側(cè)電壓信號傳輸?shù)紽PGA。FPGA的輸出端接主控CPU的對應輸入端口，用以向主控CPU輸出正序基波分量。主控CPU的控制輸出端接驅(qū)動電路的輸入端，并進而接三相電壓型變換器中全控電力電子器件——IGBT管的受控端，用以輸出PWM信號控制其通斷調(diào)控供電線路的輸出功率。具體而言，上述各構(gòu)成部分的功能具體如下:(I)AD采樣信號調(diào)理:對三相電壓互感器和電流互感器的輸出進行采樣和必要的信號調(diào)理，并將信號數(shù)據(jù)輸出到FPGA和主控CPU。(2)正序基波提取電路:采用FPGA(EP1C6Q240C8)實現(xiàn)，其根據(jù)AD采樣信號采樣調(diào)理電路輸出的電網(wǎng)電壓信號，提取電網(wǎng)電壓的正序基波分量，并將其在旋轉(zhuǎn)坐標系下的瞬時值作為結(jié)果輸出給主控CPU，用于計算電壓幅角并確定三相電壓矢量的空間位置(其詳細工作原理和理論依據(jù)參見《PWM整流器及其控制》，張興，張崇巍，機械工業(yè)出版社，2012.3第三章，56頁以及論文“同步參考坐標法和正、負序基波提取器在電流檢測中的比較”，周君求，陳玉蘭，周沛鋒，王少杰中南大學學報第39卷第4期)。(3)主控CPU:采用DSP28335實現(xiàn)，負責對輸入的各種信息進行數(shù)據(jù)處理、電氣參數(shù)運算控制。(4)驅(qū)動模塊:負責將主控CPU輸出的脈沖電平轉(zhuǎn)換為足以驅(qū)動三相電壓型變換器主電路全控電力電子器件的PWM信號(詳見《基于多電平技術的靜止無功發(fā)生器的設計與研究》，高偉，南京理工大學碩士論文，2006.6，圖5.3.1)。(5)主電路:根據(jù)驅(qū)動電路輸出的PWM信號控制各全控電力電子器件的通斷，最終實現(xiàn)直接功率控制。(6)應用時，首先由霍爾傳感器獲得直流側(cè)電壓信號，送入主控CPU。同時，通過電壓和電流互感器獲得網(wǎng)側(cè)電壓和電流信號，經(jīng)AD采樣信號采樣調(diào)理電路送入主控CPU，并送入FPGA。FPGA通過正序基波提取獲得系統(tǒng)電壓的正序基波分量在旋轉(zhuǎn)坐標系下的瞬時值，并將其送入主控CPU。然后，主控CPU可以與現(xiàn)有控制一樣，根據(jù)輸入信號進行相關運算，獲得系統(tǒng)參考有功功率、實際有功功率和無功功率、三相電壓幅角以及根據(jù)確定的電壓矢量空間位置等，最后通過驅(qū)動電路觸發(fā)三相電壓型變換器的全控電力電子器件，達到控制系統(tǒng)輸出功率的目的。這樣，從根本上消除了正序諧波以及負序和零序分量對電壓扇區(qū)判斷的影響，有效提高了系統(tǒng)控制的準確性。
權利要求1.一種正序基波提取器，包括用于采集處理供電線路網(wǎng)側(cè)三相電壓和電流的信號采樣調(diào)理電路，用于通過驅(qū)動電路控制主電路三相電壓型變換器的主控CPU，其特征在于:還包括用于正序基波提取的FPGA ;所述信號采樣調(diào)理電路的輸出在接主控CPU對應端口的同時，還接所述FPGA的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端口，用以輸入采集處理后的網(wǎng)側(cè)三相電壓和電流信號；所述FPGA的輸出端接主控CPU的對應輸入端口，用以向主控CPU輸出正序基波分量；所述主控CPU的控制輸出端通過驅(qū)動電路接主電路的三相電壓型變換器中全控電力電子器件的通斷受控端，用以調(diào)控供電線路的輸出功率。
2.根據(jù)權利要求1所述的正序基波提取器，其特征在于:所述全控電力電子器件為IGBT 管。
3.根據(jù)權利要求2所述的正序基波提取器，其特征在于:所述主控CPU采用TMS320F28335 芯片，所述 FPGA 采用 EP1C6Q240C8 芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種正序基波提取器，屬于供電控制技術領域。該提取器包括信號采樣調(diào)理電路，主控CPU，還包括用于正序基波提取的FPGA；信號采樣調(diào)理電路的輸出在接主控CPU對應端口的同時，還接FPGA的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端口，用以輸入采集處理后的網(wǎng)側(cè)三相電壓和電流信號；FPGA的輸出端接主控CPU的對應輸入端口，用以向主控CPU輸出正序基波分量；主控CPU的控制輸出端通過驅(qū)動電路接主電路的三相電壓型變換器中全控電力電子器件的通斷受控端，用以調(diào)控供電線路的輸出功率。本實用新型將正序基波提取應用于三相電壓型變換器的直接功率，從根本上消除了正序諧波以及負序和零序分量對電壓扇區(qū)判斷的影響，有效提高了系統(tǒng)控制的準確性。
文檔編號H02J3/01GK202930944SQ20122057472
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權日2012年11月5日
發(fā)明者李軍, 陳曉菊, 李祥, 陳曉妍 申請人:李軍