有源電力濾波器控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)電網(wǎng)中三相的電壓互感器和電流互感器、APF輸出的直流的電壓互感器和電流互感器、相應的調理電路和AD轉換器、DSP與ARM構成的雙核結構和驅動保護電路。驅動保護電路包括依次相連的邏輯保護電路、光耦隔離電路和信號差分電路。本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)的有益效果是：DSP與ARM的多路采樣分開進行，布局清晰、簡單，便于調試，實現(xiàn)了通信與管理，增加了信號的抗干擾能力，提高了設備穩(wěn)定性，保證了APF的穩(wěn)定運行，最大程度地節(jié)約了成本。
【專利說明】有源電力濾波器控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及控制系統(tǒng)，特別是涉及一種有源電力濾波器控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子器件使用的日漸頻繁，整流裝置、開關電源、逆變器及變頻器等非線性負載的廣泛使用，電網(wǎng)基波電流發(fā)生畸變產生了諧波。諧波會誘發(fā)電網(wǎng)諧振造成諧波過電壓和過電流引起嚴重事故，諧波還會對各類電器裝置產生嚴重干擾，降低使用壽命并會導致裝置誤動作，諧波導致線路電阻增大，線線損加大，發(fā)熱增加，使絕緣過早老化，極易發(fā)生接地短路故障引起火災等。根據(jù)非線性負載的應用不同，所產生的各次諧波也不同，這給傳統(tǒng)模式上的無源諧波治理帶來了空前的挑戰(zhàn)。
[0003]基于以上情況以及無源濾波裝置的特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大，只能消除特定的幾次諧波，
[0004]而某些次諧波會產生放大作用，甚至產生諧振現(xiàn)象。因此，有源濾波器在電力系統(tǒng)中越來越多地被采用，由于有源濾波器的產品本身比較新，技術含量比較高，再加上有源濾波器本身就是個諧波源，對控制系統(tǒng)存在一定的干擾，這就對有源濾波器的本身的穩(wěn)定性提出了很高的要求。如何提高有源濾波器控制系統(tǒng)的抗干擾性，使其穩(wěn)定運行，這已成為有源濾波器發(fā)展、推廣的核心課題。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種有源電力濾波器控制系統(tǒng)，布局清晰、簡單，便于調試，運行穩(wěn)定，可以通過DSP與ARM的雙核結構，實現(xiàn)通信與管理，避免誤操作，調高設備穩(wěn)定性，并提高系統(tǒng)抗干擾性，最大程度地節(jié)約成本。
[0006]本實用新型提供一種有源電力濾波器控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)電網(wǎng)中三相的電壓互感器和電流互感器、APF輸出的直流的電壓互感器和電流互感器、相應的調理電路和AD轉換器，還包括DSP與ARM構成的雙核結構和驅動保護電路，所述電壓互感器設有第一電壓互感器和第二電壓互感器2套，所述電流互感器設有電流互感器和連接在其輸出回路上二次電流互感器，所述調理電路分別設有第一調理電路和第二調理電路，所述AD轉換器分別設有第一 AD轉換器和第一 AD轉換器；
[0007]所述第一電壓互感器和電流互感器的采樣信號經所述第一調理電路DSP和第一AD轉換器接入所述DSP，所述第二電壓互感器和二次電流互感器的采樣信號經所述第二調理電路和第二 AD轉換器接入所述ARM，所述DSP與所述ARM通過CAN總線相互連接；
[0008]所述DSP設有三相輸出觸發(fā)電路，所述DSP根據(jù)采樣信號計算補償指令電流，并與輸出側實際輸出諧波電流量進行比較，由三相輸出觸發(fā)電路生成PWM脈寬調制信號經所述驅動保護電路輸出至有源電力濾波器APF，所述ARM連接有顯示器，實現(xiàn)人機交互；
[0009]所述驅動保護電路包括依次相連的邏輯保護電路、光耦隔離電路和信號差分電路，所述邏輯保護電路包括第一與門、第二與門、第一反向器和第二反向器，其中所述第一與門、第一反向器和第二與門依次相連，所述第二反向器與第二與門相連，所述第二與門與第三與門和第三反向器分別相連，所述第三與門經所述光耦隔離電路與所述信號差分電路相連，所述第三反向器與三相輸出觸發(fā)電路的各路輸出與門分別相連，相應地所述各路的輸出與門分別經所述光耦隔離電路與所述信號差分電路相連。
[0010]本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其中所述ARM經RS485接口與所述顯示器相連接，所述ARM另經I/O接口連接有FLASH。
[0011]本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其中所述三相輸出觸發(fā)電路采用全控型開關器件IGBT構成；各與門采用型號為74LS132的邏輯器件構成；各反向器采用型號為74LS14的邏輯器件構成；所述光耦隔離電路采用型號為HCPL-4504的元件構成；所述信號差分電路采用型號為MAX1487的元件構成。
[0012]本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)的有益效果是:由于設置了 DSP與ARM的多路采樣分開進行，布局清晰、簡單，便于調試，實現(xiàn)了通信與管理。并且電流采樣中利用電流互感器的二次互感方式對電流進行二次采樣，提高了抗干擾程度，提高了設備穩(wěn)定性，保證了 ARM的要求，最大程度地節(jié)約成本。由于設置了光耦隔離電路和信號差分電路，使數(shù)字信號與輸出的差分信號進行完全隔離，避免了誤操作，進一步增加了信號的抗干擾能力，保證了 APF的穩(wěn)定運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)的結構框圖。
[0014]圖2為本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)中驅動保護電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0015]為進一步闡述本實用新型，下面結合實施例對本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)做更詳細的說明。
[0016]如圖1所示，本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)電網(wǎng)中三相的電壓互感器和電流互感器、APF輸出的直流的電壓互感器和電流互感器、相應的調理電路和AD轉換器、DSP與ARM構成的雙核結構和驅動保護電路。
[0017]各種電壓互感器分別設有第一電壓互感器和第二電壓互感器2套，電流互感器分別設有電流互感器和連接在其輸出回路上二次電流互感器，調理電路分別設有第一調理電路和第二調理電路，AD轉換器分別設有第一 AD轉換器和第一 AD轉換器。第一電壓互感器和電流互感器的采樣信號經第一調理電路DSP和第一 AD轉換器接入DSP，第二電壓互感器和二次電流互感器的采樣信號經第二調理電路DSP和第二 AD轉換器接入ARM，DSP與ARM通過CAN總線相互連接。
[0018]DSP設有三相輸出觸發(fā)電路，DSP根據(jù)采樣信號計算補償指令電流，并與輸出側實際輸出諧波電流量進行比較，由三相輸出觸發(fā)電路生成PWM脈寬調制信號經驅動保護電路輸出至有源電力濾波器APF。ARM連接有顯示器，實現(xiàn)人機交互。
[0019]本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)，可以通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理。
[0020]本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)，DSP與ARM的多路采樣分開進行，提高了抗干擾程度，并且電流采樣中利用電流互感器的二次互感方式對電流進行二次采樣，這樣不但保證了 ARM的顯示電流參數(shù)的要求，也可以降低成本。
[0021]本實用新型有源電力濾波器控制系統(tǒng)，配合IGBT設計了相應的驅動保護電路。如圖2所示，驅動保護電路包括依次相連的邏輯保護電路、光耦隔離電路和信號差分電路。邏輯保護電路包括第一與門、第二與門、第一反向器和第二反向器，其中第一與門、第一反向器和第二與門依次相連，第二反向器與第二與門相連，第二與門與第三與門和第三反向器分別相連，第三與門經光I禹隔尚電路與信號差分電路相連，第三反向器與三相輸出觸發(fā)電路的各路輸出與門分別相連，相應地各路的輸出與門分別經光耦隔離電路與信號差分電路相連。
[0022]當三相輸出觸發(fā)電路的設備啟停信號和CPU觸發(fā)使能信號經過第一和第一反向器，保護反饋信號經過第二反向器后，第一、二反向器輸出信號再經過第二與門，得到觸發(fā)信號的使能信號并經第三與門輸出。第三反向器與多路觸發(fā)信號經各路輸出與門后得到輸出的PWM信號。輸出的PWM信號最后通過光耦隔離電路HCPL-4504進行信號隔離，進入信號差分電路MAX1487輸出差分信號。
[0023]驅動保護電路將保護反饋信號、啟動停止信號、CPU輸出使能信號共同通過邏輯門器件實現(xiàn)對輸出芯片的控制，提高了保護的響應速度，另外信號采用光耦進行隔離，使數(shù)字信號與輸出的差分信號進行完全隔離，增加信號的抗干擾能力，進一步保證了 APF的穩(wěn)定運行。保證了控制系統(tǒng)的安全運行。
[0024]以上的實施例僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種有源電力濾波器控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)電網(wǎng)中三相的電壓互感器和電流互感器、APF輸出的直流的電壓互感器和電流互感器、相應的調理電路和AD轉換器，其特征在于:還包括DSP與ARM構成的雙核結構和驅動保護電路，所述電壓互感器設有第一電壓互感器和第二電壓互感器2套，所述電流互感器設有電流互感器和連接在其輸出回路上二次電流互感器，所述調理電路分別設有第一調理電路和第二調理電路，所述AD轉換器分別設有第一AD轉換器和第一 AD轉換器； 所述第一電壓互感器和電流互感器的采樣信號經所述第一調理電路DSP和第一 AD轉換器接入所述DSP，所述第二電壓互感器和二次電流互感器的采樣信號經所述第二調理電路和第二 AD轉換器接入所述ARM，所述DSP與所述ARM通過CAN總線相互連接； 所述DSP設有三相輸出觸發(fā)電路，所述DSP根據(jù)采樣信號計算補償指令電流，并與輸出側實際輸出諧波電流量進行比較，由三相輸出觸發(fā)電路生成PWM脈寬調制信號經所述驅動保護電路輸出至有源電力濾波器APF，所述ARM連接有顯示器，實現(xiàn)人機交互； 所述驅動保護電路包括依次相連的邏輯保護電路、光耦隔離電路和信號差分電路，所述邏輯保護電路包括第一與門、第二與門、第一反向器和第二反向器，其中所述第一與門、第一反向器和第二與門依次相連，所述第二反向器與第二與門相連，所述第二與門與第三與門和第三反向器分別相連，所述第三與門經所述光耦隔離電路與所述信號差分電路相連，所述第三反向器與三相輸出觸發(fā)電路的各路輸出與門分別相連，相應地所述各路的輸出與門分別經所述光耦隔離電路與所述信號差分電路相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其特征在于:其中所述ARM經RS485接口與所述顯示器相連接，所述ARM另經I/O接口連接有FLASH。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其特征在于:其中所述三相輸出觸發(fā)電路采用全控型開關器件IGBT構成；各與門采用型號為74LS132的邏輯器件構成；各反向器采用型號為74LS14的邏輯器件構成；所述光耦隔離電路采用型號為HCPL-4504的元件構成；所述信號差分電路采用型號為MAX1487的元件構成。
【文檔編號】H02J3/01GK203617710SQ201320755438
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權日:2013年11月25日
【發(fā)明者】邵澤華, 姜文東, 周娜娜 申請人:山東藍天電能科技有限公司