专利名称：正序基波提取器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三相供电控制电路中的提取器，尤其是一种正序基波提取器，属于供电控制技术领域。
背景技术：
三相电压型变换器通常采用电压定向直接功率控制(VO-DPC)(三相电压型PWM整流器控制技术综述，伍小杰，罗悦华，乔树通，电工技术学报，2005，20 (12)，7-12)，一般采用直流电压外环、功率内环的控制结构。直流电压外环控制结构将检测到的直流电压Udc与直流侧电压期望值Udc*的差值通过PI调节器后输出电流信号，该电流信号与检测到的直流电压的乘积即为有功功率期望值P'功率内环控制结构在三相系统中，根据瞬时功率理论，由检测到的瞬时电压ua、ub、u。和瞬时电流ia、ib、i。，就可以得到瞬时有功功率、无功功率P、Q0上述现有技术存在的问题是存在正序谐波以及负序和零序分量对电压扇区判断的影响。
实用新型内容本实用新型的目的在于:针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以消除正序谐波等对电压扇区判断影响的正序基波提取器，从而有效提闻供电控制的准确性。为了达到以上目的，本实用新型的正序基波提取器包括用于采集处理供电线路网侧三相电压和电流的信号采样调理电路，用于通过驱动电路控制主电路三相电压型变换器的主控CPU,还包括用于正序基波提取的FPGA (Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列);所述信号采样调理电路的输出在接主控CPU对应端口的同时，还接所述FPGA的模数转换输入端口，用以输入采集处理后的网侧三相电压和电流信号；所述FPGA的输出端接主控CPU的对应输入端口，用以向主控CPU输出正序基波分量；所述主控CPU的控制输出端通过驱动电路接主电路的三相电压型变换器中全控电力电子器件的通断受控端，用以调控供电线路的输出功率。本实用新型合理将正序基波提取应用于三相电压型变换器的直接功率，所得到的电网电压幅角直接对应于其正序基波分量，从根本上消除了正序谐波以及负序和零序分量对电压扇区判断的影响，有效提高了系统控制的准确性。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一个实施例的应用示意图。图2为本实用新型一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
实施例一本实施例的正序基波提取器如图1和图2所不,包括信号米样调理电路(AD7656)、主控CPU(TMS320F28335芯片)、用于正序基波提取的现场可编程门阵列FPGA(EPlC6Q240C8芯片)。信号采样调理电路的输出在接主控CPU对应端口的同时，还接FPGA的模数转换输入端口，将采集到的交流侧电压、电流等信号传输到主控CPU，同时将交流侧电压信号传输到FPGA。FPGA的输出端接主控CPU的对应输入端口，用以向主控CPU输出正序基波分量。主控CPU的控制输出端接驱动电路的输入端，并进而接三相电压型变换器中全控电力电子器件——IGBT管的受控端，用以输出PWM信号控制其通断调控供电线路的输出功率。具体而言，上述各构成部分的功能具体如下:(I)AD采样信号调理:对三相电压互感器和电流互感器的输出进行采样和必要的信号调理，并将信号数据输出到FPGA和主控CPU。(2)正序基波提取电路:采用FPGA(EP1C6Q240C8)实现，其根据AD采样信号采样调理电路输出的电网电压信号，提取电网电压的正序基波分量，并将其在旋转坐标系下的瞬时值作为结果输出给主控CPU，用于计算电压幅角并确定三相电压矢量的空间位置(其详细工作原理和理论依据参见《PWM整流器及其控制》，张兴，张崇巍，机械工业出版社，2012.3第三章，56页以及论文“同步参考坐标法和正、负序基波提取器在电流检测中的比较”，周君求，陈玉兰，周沛锋，王少杰中南大学学报第39卷第4期)。(3)主控CPU:采用DSP28335实现，负责对输入的各种信息进行数据处理、电气参数运算控制。(4)驱动模块:负责将主控CPU输出的脉冲电平转换为足以驱动三相电压型变换器主电路全控电力电子器件的PWM信号(详见《基于多电平技术的静止无功发生器的设计与研究》，高伟，南京理工大学硕士论文，2006.6，图5.3.1)。(5)主电路:根据驱动电路输出的PWM信号控制各全控电力电子器件的通断，最终实现直接功率控制。(6)应用时，首先由霍尔传感器获得直流侧电压信号，送入主控CPU。同时，通过电压和电流互感器获得网侧电压和电流信号，经AD采样信号采样调理电路送入主控CPU，并送入FPGA。FPGA通过正序基波提取获得系统电压的正序基波分量在旋转坐标系下的瞬时值，并将其送入主控CPU。然后，主控CPU可以与现有控制一样，根据输入信号进行相关运算，获得系统参考有功功率、实际有功功率和无功功率、三相电压幅角以及根据确定的电压矢量空间位置等，最后通过驱动电路触发三相电压型变换器的全控电力电子器件，达到控制系统输出功率的目的。这样，从根本上消除了正序谐波以及负序和零序分量对电压扇区判断的影响，有效提高了系统控制的准确性。
权利要求1.一种正序基波提取器，包括用于采集处理供电线路网侧三相电压和电流的信号采样调理电路，用于通过驱动电路控制主电路三相电压型变换器的主控CPU，其特征在于:还包括用于正序基波提取的FPGA ;所述信号采样调理电路的输出在接主控CPU对应端口的同时，还接所述FPGA的模数转换输入端口，用以输入采集处理后的网侧三相电压和电流信号；所述FPGA的输出端接主控CPU的对应输入端口，用以向主控CPU输出正序基波分量；所述主控CPU的控制输出端通过驱动电路接主电路的三相电压型变换器中全控电力电子器件的通断受控端，用以调控供电线路的输出功率。
2.根据权利要求1所述的正序基波提取器，其特征在于:所述全控电力电子器件为IGBT 管。
3.根据权利要求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。
专利摘要本实用新型涉及一种正序基波提取器，属于供电控制技术领域。该提取器包括信号采样调理电路，主控CPU，还包括用于正序基波提取的FPGA；信号采样调理电路的输出在接主控CPU对应端口的同时，还接FPGA的模数转换输入端口，用以输入采集处理后的网侧三相电压和电流信号；FPGA的输出端接主控CPU的对应输入端口，用以向主控CPU输出正序基波分量；主控CPU的控制输出端通过驱动电路接主电路的三相电压型变换器中全控电力电子器件的通断受控端，用以调控供电线路的输出功率。本实用新型将正序基波提取应用于三相电压型变换器的直接功率，从根本上消除了正序谐波以及负序和零序分量对电压扇区判断的影响，有效提高了系统控制的准确性。
文档编号H02J3/01GK202930944SQ20122057472
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者李军, 陈晓菊, 李祥, 陈晓妍 申请人:李军