混合型电力滤波控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种混合型电力滤波控制系统。
【背景技术】
[0002]随着经济与电力电子技术的发展，整流装置、开关电源、逆变器及变频器等非线性负载的使用日渐增多，使电网供电电能质量受到了严重的影响。电网的谐波日益增多，容易诱发电网谐振造成谐波过电压和过电流引起严重事故，谐波还会对各类电器装置产生严重干扰，降低使用寿命并会导致装置误动作，谐波导致线路电阻增大，线线损加大，发热增加，使绝缘过早老化，极易发生接地短路故障引起火灾等。因此，针对以上问题，需要对电网中的谐波进行专项治理。
[0003]谐波治理根据原理分为有源电力滤波器与无源电力滤波器，两种谐波治理方式各有优势。有源电力滤波器的优势是响应时间快、滤波效果好、可以同时治理多种谐波，但是成本略高。无源电力滤波器的优势是运行稳定、成本低，但是滤波效率略差，而且只能治理单一次数谐波。
[0004]因此，有必要提出控制方式可以实现两种滤波器的优势互补，进而对谐波进行综合控制。
【发明内容】
[0005]本公开要解决的一个技术问题是如何实现有源和无源滤波器的优势互补，进而对谐波进行综合控制。
[0006]本公开提供一种混合型电力滤波控制系统，包括:有源电力滤波器控制部、无源电力滤波器控制部以及实时通信电路部，其中，有源电力滤波器控制部的主控制器芯片DSP与无源电力滤波器控制部的主控制器芯片ARM通过控制器局域网络CAN总线相互连接，通过两个所述主控制器芯片的实时通信来实现谐波补偿的容量的最优分配。
[0007]进一步地，所述有源电力滤波器控制部还包括有源电力滤波器APF模拟采样电路、APF功率模块触发电路、APF保护电路。
[0008]进一步地，所述APF模拟采样电路包括高精度的A/D转换芯片，所述APF模拟采样电路用于将采集到的数据传送给有源电力滤波器的主控制器芯片DSP，DSP主控制器芯片通过计算分析得出系统所需补偿治理的谐波含量，经过与无源电力滤波器的控制芯片ARM进行实时通信后；APF功率模块触发电路用于将有源电力滤波器需要输出的谐波经过触发电路实现对功率模块的控制；APF保护电路用于实现对功率模块的保护。
[0009]进一步地，所述无源电力滤波器控制部还包括晶体管投切滤波器TSF模拟采样电路、TSF触发电路、TSF保护电路。
[0010]进一步地，所述TSF模拟采样电路包括串行A/D转换芯片，所述TSF模拟采样电路将采集到的数据传送给无源电力滤波器的主控制器芯片ARM，主控制器芯片ARM通过计算分析得出系统所需补偿治理的谐波含量；经过与有源电力滤波器的控制芯片DSP进行实时通信后，将无源电力滤波器需要的投切路数经过触发电路实现对无源功率模块的控制；TSF保护电路用于实现对功率模块的保护。
[0011]进一步地，所述无源电力滤波器控制部的TSF无源模块触发电路，用于触发信号与使能型号经过75451逻辑芯片逻辑相与，经由光耦芯片PC817进行隔离，将信号输出给达林顿管驱动器ULN2004，用于增加驱动能力，最后经过端子输出给无源功率模块进行控制。
[0012]进一步地，无源电力滤波控制部的主控制芯片ARM根据采样计算得到无功补偿容量与谐波容量，分配需要投切的谐波补偿支路数，无源电力滤波控制部主控制芯片ARM将投切支路数通过CAN总线传送给有源电力滤波器控制部的主控制芯片DSP，主控制芯片DSP根据收到的数据分配有源电力滤波器控制部的补偿上限与谐波次数。
[0013]本公开提供的混合型电力滤波控制系统，可以保证谐波补偿的优势性能的前提下，保证了电力滤波器的稳定运行，最大限度的节约了成本，实现了成本与性能的完美结合提高了设备的性价比，具有实时能力强，抗干扰能力强的特点。
【附图说明】
[0014]图1示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的结构框图。
[0015]图2示出本发明另一个实施例的混合型电力滤波控制系统的结构框图。
[0016]图3示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的有源滤波控制部模拟采样电路的电路图。
[0017]图4示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的有源滤波控制部保护触发电路的电路图。
[0018]图5示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的有源滤波控制部触发光电转换电路的电路图。
[0019]图6示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的无源滤波控制部模拟采样电路的电路图。
[0020]图7示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的无源滤波控制部保护触发电路的电路图。
【具体实施方式】
[0021]下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。
[0022]图1示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的结构框图。如图1所示，该系统100主要包括:有源电力滤波器控制部101、无源电力滤波器控制部102以及实时通信电路部103，其中，有源电力滤波器控制部的主控制器芯片DSP与无源电力滤波器控制部的主控制器芯片ARM通过控制器局域网络(Controller Area Network,，CAN)总线相互连接，通过两个所述主控制器芯片的实时通信来实现谐波补偿的容量的最优分配。这样，可以保证了谐波补偿的优势性能的前提下，最大限度的节约了成本，提高了设备的性价比，具有实时能力强，抗干扰能力强的特点。
[0023]图2示出本发明另一个实施例的混合型电力滤波控制系统的结构框图。如图2所示，该系统中包括有源电力滤波器控制部101、无源电力滤波器控制部102以及实时通信电路部103，其中，有源电力滤波器控制部包括APF (Active power filter，有源电力滤波器)采样电路1011、APF控制模块1012、APF驱动电路1013、光纤转换电路1015、APF保护电路1014、逻辑转换电路1016、有源功率模块1017。在一个具体地实施方式中，有源电力滤波器控制部的APF控制模块1012可以为主控制器芯片DSP。
[0024]无源电力滤波器控制部包括TSF(Thyristor Switched Filters，晶体管投切滤波器)采样电路102UTSF控制模块1022、TSF控制模块1022、无源功率模块1024。在一个具体地实施方式中，无源电力滤波器控制部的TSF控制模块1022可以为主控制器芯片ARM。
[0025]在一个实施例中，实时通信电路部103可以为CAN通信电路1031。
[0026]在一个实施例中，所述有源电力滤波器控制部包括APF (Active power filter，有源电力滤波器)模拟采样电路、APF功率模块触发电路、APF保护电路。
[0027]具体地，所述模拟采样电路包括高精度的A/D转换芯片，所述模拟采样电路用于将采集到的数据传送给有源电力滤波器的主控制器芯片DSP，DSP主控制器芯片通过计算分析得出系统所需补偿治理的谐波含量，经过与无源电力滤波器的控制芯片ARM进行实时通信后；功率模块触发电路用于将有源电力滤波器需要输出的谐波经过触发电路实现对功率模块的控制；保护电路用于实现对功率模块的保护。
[0028]图3示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的有源滤波模部分模拟采样电路的电路图。
[0029]图4示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的有源滤波模部模部分保护触发电路的电路图。
[0030]图5示出本发明一个实施例的混合型电力滤波控制系统的有源滤波模部分光电转换电路的电路图。
[0031]具体地，如图3所示，有源电力滤波器控制部分的模拟采样模块采用的12位的高精度AD采样芯片AD9220，多路模拟信号经过AD调理电路进行滤波后输入给ADG706，然后经过ADG706进行信号选择后输出给AD9220进行采样。调理电路采用的芯片是INA128。这种控制方式的优势是可以采用单路并行AD在采样周期内同时对多路模拟信号进行采样，可以增加电路的稳定性，提高采样电路的精度与性价比。另外AD92