一种有源电力滤波器的高稳定性控制结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种有源电力滤波器，更具体地说，它涉及一种有源电力滤波器的高稳定性控制结构。
【背景技术】
[0002]有源电力滤波器(APF)作为解决非线性负载谐波问题的有效途径，在生产生活中获得了广泛的应用。APF主要由一次系统的逆变桥及二次控制回路构成，其中二次控制回路的作用是通过控制逆变桥中的IGBT等开关器件使装置产生负载所需的谐波电流，是APF的最重要部分。因而快速、高稳定性的二次控制系统对APF的性能具有及其重要的作用。
[0003]早期APF控制算法较为简单，采用纯硬件的方式实现，具有可观测性强、冗余度小、稳定性高的特点。但随着对APF补偿速度及补偿能力的不断提升，模拟方式的硬件结构难以满足使用的要求，采用以CPU为核心的数字控制方法成为了主流，其中以DSP为计算核心的方法应用最多。APF要求数字控制系统计算速度快，精度高，且伴随人们对装置性能具有直观性、远程调度等功能的不断增多，单一 CPU结构的控制结构的存取容量及控制速度均不能满足人们的要求。
[0004]双DSP、DSP和FPGA及双FPGA的控制结构逐渐应用，其中DSP用于计算APF的调制脉冲，而其他的CPU则作为主DSP的辅助芯片，用于控制系统的采用，脉宽调制输出及人工界面显示及远程调度等。这一控制结构的方式的结构较为复杂，在主CPU与辅助CPU中需要通过高速的通信接口实现，任一 CPU的运行错误均将损坏设备。
[0005](参照图1所示)市场上最常见的有源滤波器应用辅助CPU分担主CPU的部分功能是现有双CPU控制结构的主要特点，但是辅助CPU与主CPU直接存在信号相互影响的关系，图1为DSP与FPGA联合控制的结构图，其中FPGA可以由一个或两个FPGA构成，当只有一个FPGA时，该CPU负责DSP的采用功能机PWM信号输出，当由两片构成时，一片负责采用，另一片负责APF的PWM信号输出。采用该方式的优点是DSP只需要负责APF的核心计算，但是核心DSP需依赖辅助CPU而工作，且需要较为复杂及决定可靠的通信方式，主CPU和辅助CPU工作性能相辅相成，不利于控制系统的可靠性。
【实用新型内容】
[0006]针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种有源电力滤波器的高稳定性控制结构，包括主CPU、辅助CPU，所述主CPU采用DSP芯片，其连接有片外高精度并行采样器，所述辅助CPU采用嵌入式ARM芯片，连接有普通精度串行采样器。
[0007]通过将原有主CPU与辅助CPU串行控制及信号采集的方式，变为现在主CPU与辅助CPU并行的控制方式，其采样模块也分别独立，主CPUDSP芯片片外连接有高精度并行采样器，将有源电力滤波器中接收到的模拟信号转化成高精度的数字信号，通过并行发送的方式将数据传送到DSP芯片进行运算处理，ARM芯片片外连接有普通精度串行采样信号，将有源电力滤波器中接收到的模拟信号转化成普通精度的数字信号，通过串行发送的方式将数据传送到ARM芯片中进行处理，通过这样设置，控制系统的特点是主CPU和辅助CPU之间不存在信号的相互依赖，各运算芯片均具有独立计算功能，互不影响；需要强调的是，上文提到的芯片运算方式，以及采样器采样方式和传输方式属于本领域技术人员所已知的现有技术，本实用新型只对其芯片的连接拓扑结构进行改进，所以在文中不做赘述。通过DSP上具有CAN总线通信功能的引脚与ARM芯片上具有CAN总线通信功能的引脚连接通讯，首先，CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差；其次，CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。而且，CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。所以通过CAN总线的通信方式，可以满足主CPU和辅助CPU的通信需求，其多主方式的特性，可以再辅助CPU和主CPU其中一个出现运行错误时，另外一个芯片可以及时发现该错误，并不影响自身的正常工作。
[0008]本实用新型可以进一步设置为:所述ARM芯片连接有外部智能屏。
[0009]UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接AP之间的通信，ARM芯片中的中的UART串口与外部智能屏中的串口连接，实现了人工智能化通讯效果。
[0010]本实用新型可以进一步设置为:所述ARM芯片连接有远程调度模块。
[0011]通过ARM芯片中的以太网数据接口与外部远程调度模块连接，只有在有源电力滤波器外部设置一个以太网接口，可以实现使用者远距离控制有源电力滤波器的效果。
[0012]本实用新型可以进一步设置为:所述ARM芯片连接有闭锁检测电路。
[0013]当外部闭锁电路的信号有辅助芯片输出，主要作用是当辅助芯片检测到系统故障或停机等信号时，及时闭锁主CPU的输出功能同时向主CPU发出处理措施，保障APF的正常、安全稳定运行。
[0014]通过上述方案，既实现了人机交互、远程控制、信号闭锁的功能前提下，也保证了在任意一个芯片出现运行错误时，不会损坏整个有源电力滤波器设备。
【附图说明】
[0015]图1为传统有源电力滤波器拓扑结构；
[0016]图2为本实用新型有源电力滤波器拓扑结构。
[0017]附图标记:1、脉宽调制输入闭锁；2、辅助CPU ;3、主CPU ;4、普通精度串行采样器；5、高精度并行采样器。
【具体实施方式】
[0018]参照图1至图2对本实用新型实施例做进一步说明。
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