基于pwm控制技术的数字电抗器装置的制造方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
[0002]本实用新型涉及一种基于PWM控制技术的数字电抗器装置。
[0003]【背景技术】:
[0004]随着电力电子装置在工业领域里的广泛应用，以及电力电容器组在电力系统中的大量使用，带来了电网运行中谐波分量的急剧增加，从而严重影响了电能质量，危及工业企业的安全生产和电力部门的有效运营，使得谐波问题备受人们的关注。因此滤除谐波、改善电能质量成为电力部门的重要任务。
[0005]供电系统电力线对电容效应的作用，系统产生较大的接地电容电流并引起电力线末端工频电压升高、空载切除电路引起操作过电压等现象，危害供电系统的稳定性。因此电能质量问题引起了当今电力工作者的广泛关注。同时，由于现今无源滤波装置由于各种干扰使电抗器和其串联的电容之间不能稳定达到谐振关系，从而不能很好的进行滤波。所以，电力系统中需要采用一种电感可调的数字电抗器进行无功补偿和滤波。
[0006]【实用新型内容】:
[0007]本实用新型的目的是提供一种基于PWM控制技术的数字电抗器装置。
[0008]上述的目的通过以下的技术方案实现:
[0009]一种基于PWM控制技术的数字电抗器装置，其组成包括:触摸显示屏，所述的触摸显示屏与采样单元连接，所述的采样单元与运算单元连接，所述的运算单元与PWM控制单元连接，所述的PWM控制单元与IGBT驱动单元连接，所述的IGBT驱动单元与数字电抗器连接，所述的数字电抗器与所述的触摸显示屏连接，所述的运算单元包括直流电压运算控制模块、补偿电流运算模块、指令电流运算模块。
[0010]所述的基于PWM控制技术的数字电抗器装置，所述的数字电抗器由额定主电抗、10%调感线圈和IGBT逆变器组成，所述的IGBT逆变器。
[0011]所述的基于PWM控制技术的数字电抗器装置，所述的IGBT逆变器通过光纤与控制器连接。
[0012]本实用新型的有益效果:
[0013]本实用新型通过显示屏输入所需滤除的电流谐波次数和电流大小，经过信号处理电路进行处理得到输出指令，再通过采样电路采集实际输出电流，之后经过信号处理电路进行滞环比较产生PWM输出信号经过信号多分电路把相同的信号分给多个并联的IGBT驱动电路进行IGBT的同时驱动，从而实现电流的输出。
[0014]本实用新型是对电网中各次谐波的滤除以及提高电能质量，用CPLD辅助DSP作为主处理器，由DSP为核心的自动控制技术与IGBT的驱动技术结合起来，设计出的一套可以根据系统实时运行状态平滑输出所需感性无功，通过控制二次侧逆变器改变本身电感线圈的感性电流以尽量抵消接地电容电流，达到动态无功补偿的目的，并且可以和其串联的电容一起达到动态滤波的装置，整个装置的触摸显示屏采取的是海泰克的触摸屏，基于ARM开发的触摸显示屏作为人机数据交互，存储容量大，易编程，方便操作，具有低功耗、廉价、性能稳定等特点；通过软件编程对其进行设计，实现谐波电流大小和次数的输入和实测电流有效值和故障信息的显示。
[0015]本实用新型基于DSP6713芯片下实现电流的跟踪和滞环比较进行的电流的准确输出；采用森社电子公司的CHB型的高精度霍尔传感器，精度0.5%。
[0016]【附图说明】:
[0017]附图1是本实用新型的系统流程图。
[0018]附图2是本实用新型的系统电流信号采集电路图。
[0019]附图3是本实用新型的系统电压信号采集电路图。
[0020]附图4是本实用新型的直流电压采集电路图。
[0021]附图5是本实用新型的模拟信号调理电路图。
[0022]附图6是本实用新型的电流输出电路图。
[0023]附图7是本实用新型的数字电抗器示意图。
[0024]附图8是本实用新型的某次谐波滤波支路示意图
[0025]【具体实施方式】:
[0026]实施例1:
[0027]一种基于PWM控制技术的数字电抗器装置，其组成包括:触摸显示屏1，所述的触摸显示屏与采样单元2连接，所述的采样单元与运算单元3连接，所述的运算单元与PWM控制单元4连接，所述的PWM控制单元与IGBT驱动单元5连接，所述的IGBT驱动单元与数字电抗器6连接，所述的数字电抗器与所述的触摸显示屏连接，所述的运算单元包括直流电压运算控制模块7、补偿电流运算模块8、指令电流运算模块9。
[0028]实施例2:
[0029]根据实施例1所述的基于PWM控制技术的数字电抗器装置，所述的数字电抗器由额定主电抗、10%调感线圈和IGBT逆变器组成，所述的IGBT逆变器。
[0030]实施例3:
[0031]根据实施例1或2所述的基于PWM控制技术的数字电抗器装置，所述的IGBT逆变器通过光纤与控制器连接。
[0032]实施例4:
[0033]根据实施例1所述的基于PWM控制技术的数字电抗器装置，其实现方法为:第一步，计算单元通过显示屏的输入得到所要滤除的谐波次数与电流大小，并进行计算产生指令电流，指令电流产生方法为，先在DSP中做出一个由500个离散点组成的标准正旋函数值组SIN[500]，离散点间隔为40us，则500个点正好为工频正旋函数。
[0034]第二步，采样单元通过采集电流互感器传输的信号，将实际电流值传送给计算控制单元，计算控制单元将指令电流与实测电流进行比较产生PWM，通过光纤将信号传给控制器。
[0035]第三步，产生PWM波的IGBT驱动单元通过实测电流与指令电流的比较产生驱动功率开关器件的驱动脉冲。
[0036]第四步，IGBT驱动单元通过驱动IGBT开断实现电流的输出，同时如果IGBT遇到短路、过压等故障可通过光纤传回控制器，控制器将故障信号在CPLD中进行或运算，最后传回计算控制单元，控制单元通过判断，如遇故障输出低电平信号将所有IGBT关断停止故障，并通过串口输出将故障信息传给显示屏等上位机；
[0037]实施例5:
[0038]根据实施例1或2所述的基于PWM控制技术的数字电抗器装置，采样单元采集到电流信号以后，用CPLD来控制采样的时间(在CPLD里做一个计数器K，CPLD的晶振为25M，则其周期为40ns，K从0开始，每个周期K加1，到K为999时清零，在这期间完成从采样到处理的整个流程为40μ8)，接收采样的数据，然后写到双口 RAM的不同地址中，DSP根据板选信号从双口 RAM另一侧读取采样数据，并计算需要补偿的谐波电流，即指令电流，再将指令电流写回双口 RAM，在CPLD中将指令电流与实测电流进行滞环比较，产生PWM信号，控制驱动单元驱动IGBT产生想要的谐波。整体结构是一个闭环控制。
【主权项】
1.一种基于PWM控制技术的数字电抗器装置，其组成包括:触摸显示屏，其特征是:所述的触摸显示屏与采样单元连接，所述的采样单元与运算单元连接，所述的运算单元与PWM控制单元连接，所述的PWM控制单元与IGBT驱动单元连接，所述的IGBT驱动单元与数字电抗器连接，所述的数字电抗器与所述的触摸显示屏连接，所述的运算单元包括直流电压运算控制模块、补偿电流运算模块、指令电流运算模块。2.根据权利要求1所述的基于PWM控制技术的数字电抗器装置，其特征是:所述的数字电抗器由额定主电抗、10%调感线圈和IGBT逆变器组成，所述的IGBT逆变器。3.根据权利要求1或2所述的基于PWM控制技术的数字电抗器装置，其特征是:所述的IGBT逆变器通过光纤与控制器连接。
【专利摘要】<b>基于</b><b>PWM</b><b>控制技术的数字电抗器装置。供电系统电力线对电容效应的作用，系统产生较大的接地电容电流并引起电力线末端工频电压升高、空载切除电路引起操作过电压等现象，现今无源滤波装置由于各种干扰使电抗器和其串联的电容之间不能稳定达到谐振关系，从而不能很好的进行滤波。本实用新型的组成包括：触摸显示屏（</b><b>1</b><b>），所述的触摸显示屏与采样单元（</b><b>2</b><b>）连接，所述的采样单元与运算单元（</b><b>3</b><b>）连接，所述的运算单元与</b><b>PWM</b><b>控制单元（</b><b>4</b><b>）连接，所述的</b><b>PWM</b><b>控制单元与</b><b>IGBT</b><b>驱动单元（</b><b>5</b><b>）连接，所述的</b><b>IGBT</b><b>驱动单元与数字电抗器（</b><b>6</b><b>）连接，所述的数字电抗器与所述的触摸显示屏连接。本实用新型用于电力系统中的数字电抗器。</b>
【IPC分类】H02J3/01, H02J3/18
【公开号】CN204992584
【申请号】CN201520548430
【发明人】朱东柏, 李阳, 曲亚旭, 孙佳越
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月27日