基于双核处理器的有源电力滤波控制器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于双核处理器的有源电力滤波控制器，包括数据采集模块、中央处理单元、光纤驱动模块、人机界面和I/O接口电路，光纤驱动模块的输入端连接中央处理单元，I/O接口电路和人机界面与中央处理单元连接；前述中央处理单元包括DSP核和ARM核，DSP内核用于支持高强度的实时处理计算，ARM用于负责非实时任务；发明产品结构简单，可实现复杂的谐波检测算法、实时控制和通讯，提高了有源电力滤波器的补偿精度。
【专利说明】基于双核处理器的有源电力滤波控制器
【技术领域】
[0001] 本发明属于电能质量谐波治理领域，涉及一种滤波器，具体地说是一种基于双核 处理器的有源电力滤波控制器。
【背景技术】
[0002] 随着电网中非线性和时变性负荷的各种变频调速装置、整流器等负荷容量不断增 长，电力电子装置的开关动作向电网中注入了大量的谐波和次谐波分量，导致供电网络电 能质量造成严重的污染，大量的谐波和无功电流注入供电系统，造成系统效率变低，功率因 数变差，并对其他设备和装置产生扰动，严重威胁电网的电能质量和电力设备的安全运行， 而供电方及电力系统设备、用户及其用电电器对电能质量的要求越来越高，这一矛盾使谐 波污染问题更为重视。如何抑制电网谐波，改善电能质量成为近年来研究的热点，有源电力 滤波器(APF)以其良好额动态响应速度和补偿特性，在理论和实际应用方面的研究都得到 了广泛重视。
[0003] 有源滤波要求真正实现无极差的连续补偿及动态跟踪补偿，响应速度快，电流检 测和电流跟踪控制的延时直接影响到APF的补偿性能，为了提高有源电力滤波器的补偿性 能，目前大多方案采用DSP+FPGA或双DSP的方案，这种方案硬件分离元件多、处理速度慢， 从而影响有源滤波器的可靠性和性能。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于双核处理器 的有源电力滤波控制器，本发明产品结构简单，可实现复杂的谐波检测算法、实时控制和通 讯，提高了有源电力滤波器的补偿精度。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于双核处理器的有源电力滤波控制 器，包括数据采集模块、中央处理单元、光纤驱动模块、人机界面和I/O接口电路，光纤驱动 模块的输入端连接中央处理单元，I/O接口电路和人机界面与中央处理单元连接； 前述中央处理单元包括DSP核和ARM核，DSP内核用于支持高强度的实时处理计算，ARM 用于负责非实时任务； 前述DSP核包括谐波电流检测模块、直流稳压控制模块、电流跟踪控制模块和PWM脉冲 产生模块，谐波电流检测模块和直流稳压控制模块连接电流跟踪控制模块，电流跟踪控制 模块连接PWM脉冲产生模块，DSP内核负责谐波电流检测、直流侧电压稳压控制、电流跟踪 控制和产生PWM脉冲，保证控制算法的时效性和可靠性； 前述ARM核包括保护和容错模块以及通讯模块，所述保护和容错模块分别连接I/O接 口电路和通讯模块，所述通讯模块连接人机界面，所述ARM内核负责对APF进行监控保护容 错处理和通讯功能。
[0006] 本发明进一步限定的技术方案是： 前述数据采集模块包括信号调理电路和A/D转换芯片，信号调理电路和A/D转换芯片 用于将电网的三相电压、负载的三相电流、直流侧的电压和APF的电流模拟信号转变成DSP 识别的数字信号。
[0007] 前述A/D转换芯片的型号为AD7938 ;中央处理单元的型号为0MAP-L138,采用 C6748 DSP内核与ARM9内核的双核结构，单位内核频率为300MHz ;中央处理单元中使用 eCAP捕获模块实现对电网电压锁相；中央处理单元中利用增强型高分辨率eHRPWM模块产 生驱动脉冲。
[0008] 本发明可以完全采用现有模块或器件作为相应单元，将其组合连接在一起即可实 现上述技术方案，因此切实可行。
[0009] 本发明的有益效果是： 中央处理单元采用DSP内核与ARM内核的双核结构，可实现高达300 MHz的单位内核 频率，充分利用DSP内核支持高强度的实时处理计算，同时让ARM负责非实时任务。其中， DSP内核负责谐波电流检测、直流侧电压稳压控制、电流跟踪控制和产生PWM脉冲，保证控 制算法的时效性和可靠性，ARM内核核负责对APF进行监控保护容错处理和通讯功能。
[0010] 其ARM内核负责监控控制器和滤波装置是否处于正常运行状态，当发现有源滤波 器出现过流、过压或功率单元过温时，向功率单元发出封锁信号或向断路器发出跳闸信号； 同时ARM核负责实现与人机界面和后台进行通讯和数据管理。
[0011] 所述的数据采样模块，包括信号调理电路和A/D转换芯片，负责把电网的三相电 压、负载的三相电流、直流侧的电压和APF的电流模拟信号转变成DSP识别的数字信号。
[0012] 所述的双核处理器，其DSP核负责对采集到的电压、电流信息的运算把谐波电流 从复杂电流中分离出来，产生指令电流，并根据指令电流与APF输出电流比较产生的误差 进行跟踪控制，形成驱动主电路逆变器开关的脉冲信号，同时DSP核实现控制逆变器直流 侧的电压稳定。
[0013] 该控制器硬件结构简单，可实现复杂的谐波检测算法、实时控制和通讯，提高了有 源电力滤波器的补偿精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的结构原理图； 图2为本发明的中央处理器内部原理图。
【具体实施方式】
[0015] 实施例1 本实施例提供一种基于双核处理器的有源电力滤波控制器，结构如图1、图2所示， 包括数据采集模块、中央处理单元、FTLF1321光纤驱动模块、人机界面和I/O接口电路， FTLF1321光纤驱动模块的输入端连接中央处理单元，I/O接口电路和人机界面与中央处理 单元连接； 中央处理单元包括DSP核和ARM核，DSP内核用于支持高强度的实时处理计算，ARM用 于负责非实时任务；DSP核包括谐波电流检测模块、直流稳压控制模块、电流跟踪控制模块 和PWM脉冲产生模块，谐波电流检测模块和直流稳压控制模块连接电流跟踪控制模块，电 流跟踪控制模块连接PWM脉冲产生模块，DSP内核负责谐波电流检测、直流侧电压稳压控 制、电流跟踪控制和产生PWM脉冲，保证控制算法的时效性和可靠性；ARM核包括保护和容 错模块以及通讯模块，所述保护和容错模块分别连接I/O接口电路和通讯模块，所述通讯 模块连接人机界面，所述ARM内核负责对APF进行监控保护容错处理和通讯功能。
[0016] 其中，数据采集模块包括信号调理电路和A/D转换芯片，信号调理电路和A/D 转换芯片用于将电网的三相电压、负载的三相电流、直流侧的电压和APF的电流模拟信 号转变成DSP识别的数字信号；A/D转换芯片的型号为AD7938 ;中央处理单元的型号为 0MAP-L138,采用C6748 DSP内核与ARM9内核的双核结构，单位内核频率为300MHz ;中央处 理单元中使用eCAP捕获模块实现对电网电压锁相；中央处理单元中利用增强型高分辨率 eHRPWM模块产生驱动脉冲。
[0017] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内。
【权利要求】
1. 基于双核处理器的有源电力滤波控制器，包括数据采集模块、中央处理单元、光纤驱 动模块、人机界面和I/O接口电路，其特征在于，所述光纤驱动模块的输入端连接中央处理 单元，所述I/O接口电路和人机界面与中央处理单元连接； 所述中央处理单元包括DSP核和ARM核，所述DSP内核用于支持高强度的实时处理计 算，所述ARM用于负责非实时任务； 所述DSP核包括谐波电流检测模块、直流稳压控制模块、电流跟踪控制模块和PWM脉冲 产生模块，所述谐波电流检测模块和直流稳压控制模块连接电流跟踪控制模块，所述电流 跟踪控制模块连接PWM脉冲产生模块，所述DSP内核负责谐波电流检测、直流侧电压稳压控 制、电流跟踪控制和产生PWM脉冲，保证控制算法的时效性和可靠性； 所述ARM核包括保护和容错模块以及通讯模块，所述保护和容错模块分别连接I/O接 口电路和通讯模块，所述通讯模块连接人机界面，所述ARM内核负责对APF进行监控保护容 错处理和通讯功能。
2. 根据权利要求1所述的基于双核处理器的有源电力滤波控制器，其特征在于，所述 数据采集模块包括信号调理电路和A/D转换芯片，所述信号调理电路和A/D转换芯片用于 将电网的三相电压、负载的三相电流、直流侧的电压和APF的电流模拟信号转变成DSP识别 的数字信号。
3. 根据权利要求1所述的基于双核处理器的有源电力滤波控制器，其特征在于，所述 A/D转换芯片的型号为AD7938。
4. 根据权利要求1所述的基于双核处理器的有源电力滤波控制器，其特征在于，所述 中央处理单元的型号为0MAP-L138,采用C6748 DSP内核与ARM9内核的双核结构，单位内核 频率为300MHz。
5. 根据权利要求1所述的基于双核处理器的有源电力滤波控制器，其特征在于，所述 中央处理单元中使用eCAP捕获模块实现对电网电压锁相。
6. 根据权利要求1所述的基于双核处理器的有源电力滤波控制器，其特征在于，所述 中央处理单元中利用增强型高分辨率eHRPWM模块产生驱动脉冲。
【文档编号】H02J3/01GK104104084SQ201410340607
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】朱冬宏, 刘海东, 刘在祥 申请人:金海新源电气江苏有限公司