本實用新型涉及諧波和間諧波補償領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于諧波和間諧波補償?shù)碾pDSP有源電力濾波器。

背景技術(shù)：

隨著新能源技術(shù)以及微電網(wǎng)概念的普及，在為人們帶來了更加方便清潔能源的同時也給電力系統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)，由電力系統(tǒng)的電力電子化所引發(fā)的電能質(zhì)量問題需要引起人們的廣泛關(guān)注。在這其中，諧波污染是提高電能質(zhì)量需要關(guān)注的的重要方面。目前對諧波的處理已經(jīng)有比較完善的方法，但是對于間諧波的處理還有待提高，間諧波是指任何非基波頻率整數(shù)倍的電壓或電流信號。主要的間諧波源包括高壓直流輸電裝置、電弧爐以及變頻器等電力電子設(shè)備。國內(nèi)外對間諧波的抑制方法，主要還是采用單調(diào)諧的無源濾波器，現(xiàn)有應(yīng)用于并聯(lián)有源電力濾波器的諧波檢測及控制方法并不有效適用于間諧波環(huán)境下。所以，在電網(wǎng)中間諧波含量明顯時，研究SAPF針對間諧波和諧波的共同檢測及補償方法具有重要理論價值和實際意義。

在電網(wǎng)中補償諧波及間諧波所需容量不確定的情況下，對于在補償全部諧波容量超過有源電力濾波器額定容量時，可以利用濾波器有限的容量只針對對系統(tǒng)危害較大的幾次諧波進行補償，從而提高濾波器的工作能力和效率，對提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量具有高效可觀的實際意義。因此，研究一種應(yīng)用于諧波和間諧波補償?shù)碾pDSP有源電力濾波器，主要涉及一種并聯(lián)型有源電力濾波器在提高電能質(zhì)量方面有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種適用于抗諧波干擾能力強，能夠充分補償諧波和間諧波、并設(shè)置有本地控制和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測的一種應(yīng)用于諧波和間諧波補償?shù)碾pDSP有源電力濾波器。

本實用新型具體采用如下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于諧波和間諧波補償?shù)碾pDSP有源電力濾波器，包括相互連接的主控模塊、主電路模塊、開斷保護模塊、人機交互模塊和為各用電模塊供電的電源模塊，所述主控模塊上設(shè)置有雙DSP控制單元、信號采集調(diào)理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、通信單元和外圍開關(guān)量控制單元，主電路模塊上設(shè)置有IGBT驅(qū)動器和逆變電路。

優(yōu)選地，所述雙DSP控制單元包括兩塊主芯片和一個雙口RAM，其中一主芯片作為算法DSP，另一主芯片作為控制DSP，所述算法DSP采用TMS320F28335芯片，控制DSP采用TMS320F2812芯片。

優(yōu)選地，所述人機交互模塊包括一塊DGUS串口屏。

優(yōu)選地，所述開斷保護模塊包括避雷保護電路和接通保護電路。

優(yōu)選地，所述信號采集調(diào)理單元包括連接在電網(wǎng)導(dǎo)線和補償電流輸出導(dǎo)線上的電壓互感器和電流互感器，以及信號調(diào)理電路。

優(yōu)選地，所述通信單元包括RS232和RS485通信接口電路。

優(yōu)選地，所述IGBT驅(qū)動單元包括帶有保護功能的驅(qū)動器，采用SKYPER-32PRO驅(qū)動器。

本實用新型具有如下有益效果：

（1）設(shè)備的主控部分采用雙DSP控制平臺，可以集成大量算法程序，有利于諧波和間諧波算法的執(zhí)行，同時內(nèi)嵌的乘法器可以快速處理信號數(shù)據(jù)，運算時間短，性能穩(wěn)定，工作年限長；

（2）主電路部分采用帶有保護功能的驅(qū)動器，省略了保護電路的設(shè)計，同時還附加有溫度檢測以及電源檢測等功能，實現(xiàn)了設(shè)備的簡潔優(yōu)化設(shè)計；

（3）裝配有強大的人機交互界面，利用DGUS屏可以實現(xiàn)人性化的模塊設(shè)計，同時操作界面搭建簡潔方便，可以為現(xiàn)場巡檢人員提供方便；

（4）開斷保護模塊設(shè)置有避雷保護電路和帶有保護電阻的開關(guān)組合，確保電路的安全穩(wěn)定運行。

附圖說明

圖1為一種應(yīng)用于諧波和間諧波補償?shù)碾pDSP有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2為主控模塊的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3為主電路模塊的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖4為信號采集模塊的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖5為電壓形成電路及低通濾波電路示意圖。

圖6為通信單元的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖7為RS-232通信接口電路示意圖。

圖8為RS-485通信接口電路示意圖。

其中，1為主控模塊，2為主電路模塊，3為開斷保護模塊，4為人機交互模塊，5為電源模塊，6為雙DSP控制單元，7為信號采集調(diào)理單元，8模數(shù)轉(zhuǎn)換單元,9通信單元,10外圍開關(guān)量控制單元，11為算法DSP，12為控制DSP，13為雙口RAM。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型的具體實施方式做進一步說明：

其中，DSP為數(shù)字信號處理器；RAM為隨機存儲器。

如圖1-2所示，一種應(yīng)用于諧波和間諧波補償?shù)碾pDSP有源電力濾波器，包括相互連接的主控模塊1、主電路模塊2、開斷保護模塊3、人機交互模塊4和為各用電模塊供電的電源模塊5，所述主控模塊上設(shè)置有雙DSP控制單元6、信號采集調(diào)理單元7、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8、通信單元9和外圍開關(guān)量控制單元10，主電路模塊2上設(shè)置有IGBT驅(qū)動器和逆變電路。

雙DSP控制單元6包括兩塊主芯片和一個雙口RAM13，其中一主芯片作為算法DSP11，另一主芯片作為控制DSP12。其中算法DSP11采用TMS320F28335芯片，控制DSP12采用TMS320F2812芯片，雙口RAM13采用IDT70V24。

算法DSP中固化有諧波和間諧波檢測分析的算法程序，通過接收模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8輸入的電壓電流信號，執(zhí)行基于瞬時無功功率理論的PQ諧波檢測算法程序，并將需要補償?shù)闹C波和間諧波形成PWM信號傳送給主電路模塊2進行反向補償，同時，通過雙口RAM13將電壓、電流以及功率等數(shù)據(jù)傳送給控制DSP，再由控制DSP通過通信單元9傳送給上位機并就地顯示在人機交互模塊4上。

控制DSP上還連接有外圍開關(guān)量控制單元10，可以檢測設(shè)備的各開關(guān)量的狀態(tài)，并將狀態(tài)通過控制DSP由通信單元9上傳給上位機和顯示在人機交互模塊4上，同時，由上位機和人機交互模塊4進行的控制命令也會通過控制DSP傳送給外圍開關(guān)量控制單元10進行執(zhí)行。

模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8包括電壓模數(shù)單元和電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，均設(shè)有6路模擬量差分輸入通道，每路模擬量差分輸入通道設(shè)置有采樣保持器，可同時采樣后逐個轉(zhuǎn)換，并按照多種方式靈活輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用ADS8364，電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的主要功能是將電壓轉(zhuǎn)換單元和電流轉(zhuǎn)換單元處理好的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳送給算法DSP，整個模數(shù)轉(zhuǎn)換過程在算法DSP的控制下完成。

人機交互模塊4采用DGUS串口屏，使用軟件DGUS在PC機上進行變量規(guī)劃、界面設(shè)計。在控制DSP控制下將電壓、電流、功率等信息數(shù)據(jù)傳送到人機交互單元進行顯示，采用多界面操作，可以實現(xiàn)巡檢人員的現(xiàn)場檢查等操作。

如圖3所示，主電路模塊2包括IGBT驅(qū)動單元和逆變器，其中IGBT驅(qū)動單元包括帶有保護功能的驅(qū)動器和散熱器，逆變器采用IGBT功率單元構(gòu)成三相橋式電路，其中驅(qū)動器采用SKYPER-32PRO驅(qū)動器。

如圖4-5所示，信號采集調(diào)理單元7包括連接在電網(wǎng)導(dǎo)線和補償電流輸出導(dǎo)線上的電壓互感器和電流互感器，以及信號調(diào)理電路，所述信號調(diào)理電路包括電壓變換電路、電流變換電路。其中，所述電壓變換電路包括基于運算放大器的線性衰減電路和低通濾波電路，所述電流變換電路包括電壓形成電路和低通濾波電路。

如圖6-8所示，通信單元9包括RS232通信接口電路和RS485通信接口電路。在RS-485電路中采用了高速光耦6N137實現(xiàn)信號的隔離傳輸，防止外部信號對內(nèi)部系統(tǒng)的電磁干擾，提高了裝置整體的穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

該應(yīng)用于諧波和間諧波補償?shù)碾pDSP有源電力濾波器的工作原理為：首先利用信號采集調(diào)理單元7中的電壓互感器和電流互感器對電網(wǎng)導(dǎo)線上的電壓電流信號以及補償輸出導(dǎo)線上的電流信號進行采集，將采集到的電壓電流信號傳送到信號調(diào)理電路，利用里面基于運算放大器的線性衰減電路、電壓形成電路和低通濾波電路對信號進行處理，形成能夠進行處理的信號傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8進行數(shù)字量轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量傳送到算法DSP11上。算法DSP11中固化有諧波和間諧波檢測分析的算法程序，通過接收模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8輸入的數(shù)字信號，執(zhí)行基于瞬時無功功率理論的PQ諧波檢測算法程序，并將需要補償?shù)闹C波和間諧波形成PWM信號傳送給主電路模塊2進行反向補償，同時，通過雙口RAM13將電壓、電流以及功率等數(shù)據(jù)傳送給控制DSP12，再由控制DSP12通過通信單元9和人機交互模塊4，有人機交互模塊4實現(xiàn)本地實時操作，方便巡檢人員操作，傳送給通信單元9的信號分別通過RS232接口和RS485接口將信息傳送給上位機和遠(yuǎn)程控制中心。由算法DSP11直接傳送的PWM信號首先傳送給主電路模塊2的IGBT驅(qū)動單元，由驅(qū)動單元控制逆變器完成補償電流的形成，并通過開斷保護模塊3傳送回電網(wǎng)端對非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波和間諧波進行補償。

當(dāng)然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。