专利名称：一种应用于有源前端的自适应pid控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于有源前端(AFE)的控制系统，特别是涉及一种应用于具有输出电压高的功率大的有源前端的自适应PID控制系统。
背景技术：
目前，应用于有源前端的控制系统主要有三种类型，其技术对比如表一所示表一
权利要求1.一种应用于有源前端的自适应PID控制系统，其特征在于其包括LCL滤波器(21)、 驱动电路、2 )、控制器08)、上位机09)、三相电压霍尔传感器0 、三相电流霍尔传感器 06)、直流电压霍尔传感器(3 和变流器侧三相电流霍尔传感器(34)；该控制器08)与该上位机09)电性连接，该上位机09)接收并显示该控制器08) 输出的系统运行状态和参数信号，并通过设置系统的工作状态、运行参数、PID参数或操作生成一控制信号发送至该控制器08)；该LCL滤波器的输入端连接在一电网00)上，其输出端连接至该驱动电路(XT) 的输入端，该驱动电路(XT)的输出端连接一负载或储能元件，并且该驱动电路(XT)与该控制器08)电性连接，该驱动电路(XT)接收该控制器08)发出的一 PWM控制信号，并反馈该驱动电路(XT)的一状态信号至该控制器08)；该驱动电路(XT)上设置有三个驱动模块 (19)及一功率管开关电路，这三个驱动模块(19)接收该PWM控制信号，并且其中的每一驱动模块(19)输出一驱动信号至该功率管开关电路上控制每一相的三个并联的功率管；该三相电压霍尔传感器0 与该三相电流霍尔传感器06)的输入端分别连接在该电网00)上，其输出端分别连接至该控制器08)的输入端；该直流电压霍尔传感器(32)的输入端连接于该驱动电路(XT)的该输出端，该直流电压霍尔传感器(3 的输出端连接该控制器08)的输入端；该变流器侧三相电流霍尔传感器(34)的输入端连接于该LCL滤波器的该输出端，其输入端连接至该控制器08)的输入端。
2.根据权利要求1所述的应用于有源前端的自适应PID控制系统，其特征在于其还包括一单相变压器(22)、一预充电电阻和一不间断电源04)；其中该单相变压器02) 的输入端与该电网00)连接，其输出端连接于该预充电电阻03)的输入端；该预充电电阻 (23)的输出端连接至该不间断电源04)的输入端；该不间断电源04)的输出端则分别与该控制器08)和该上位机09)电性连接，向该控制器08)和该上位机09)提供电能。
3.根据权利要求2所述的应用于有源前端的自适应PID控制系统，其特征在于其还包括一蜂鸣器(33)，该蜂鸣器(3 的输入端与该控制器08)的输出端连接，该蜂鸣器(33) 接收由该控制器08)发出的一故障信号发出警报。
4.根据权利要求3所述的应用于有源前端的自适应PID控制系统，其特征在于，在该 LCL滤波器与该驱动电路(XT)处还分别设置有风机(30、31)，所述风机(30、31)与该控制器08)电性连接，接收该控制器08)发出的一启动信号开始工作。
5.根据权利要求4所述的应用于有源前端的自适应PID控制系统，其特征在于其中所述的控制器08)为一 DSP控制箱(18)，该DSP控制箱(18)内主要设置有一 CPU主控板 (180)、一光纤板(181)、一 AD 采样板(182)、一 IO 板(183)和一 IGBT 温度板(185)；其中，该CPU主控板(180)运行DSP程序对输入的数据进行处理并经PID运算生成该PWM控制信号；该AD采样板(18 的输入端与该三相电压霍尔传感器(25)、该三相电流霍尔传感器 (26)、该直流电压霍尔传感器(3 以及该变流器侧三相电流霍尔传感器(34)的输出端连接，该AD采样板(182)的输入端与该CPU主控板(180)的输入端连接；该IGBT温度板(185)的输出端与该CPU主控板(180)的输入端连接，该IGBT温度板 (184)的输入端与该驱动电路(XT)的功率管开关电路相连；该光纤板(181)连接于该CPU主控板(180)与该驱动电路(XT)之间，该光纤板(181)接收来自该CPU主控板(180)的该PWM控制信号，将其由电信号转换为光信号生成功率管开关驱动信号发送至该驱动电路07)的驱动模块(19)；该光纤板(181)还会接收该功率管开关电路反馈的功率管故障信号，将其由光信号转换为电信号反馈至该CPU主控板 (180)；该IO板(18 与该CPU主控板(180)电性连接，该IO板(18 的输出端分别通过风机接触器(183 与该风机(30、31)电性连接，通过滤波接触器(1836)与该LCL滤波器Ql) 电性连接，通过预充电接触器(1837)与该预充电电阻电性连接，以及通过主接触器 (1838)与该电网00)电性连接，接收由该CPU主控板(180)发出的控制信号，分别向该风机接触器(1835)、该滤波接触器(1836)、该预充电接触器(1837)或该主接触器(1838)发出使该风机(30、31)、该LCL滤波器(21)、该预充电电阻Q3)开始工作或该自适应PID控制系统工作的接触器关合信号；该IO板(183)同时通过一风机运行反馈端(1839)、一滤波接触器反馈端(1840)、一预充电接触器反馈端(1841)及一主接触器状态反馈端(1842)分别与该风机接触器(1835)、该滤波接触器(1836)、该预充电接触器(1837)及该主接触器 (1838)电性连接，接收上述各接触器的状态信号，并将这些状态信号反馈至该CPU主控板 (180)。
6.根据权利要求5所述的应用于有源前端的自适应PID控制系统，其特征在于其中所述的IO板(183)还设置有复位端(1831)、急停端(1832)、故障端(1833)和运行端(1834)； 其中该CPU主控板(180)分别通过该复位端(1831)、该急停端(183 及该故障端(1833) 接收一故障反馈信号、一复位信号及一急停信号，并向该CPU主控板(180)发送该故障反馈信号、复位信号及急停信号；该CPU主控板(180)通过该运行端(1834)向该上位机09) 发送一个系统正常运行的信号。
7.根据权利要求1所述的应用于有源前端的自适应PID控制系统，其特征在于其中所述的三相电压霍尔传感器05)由网侧AB线电压霍尔传感器(14)、网侧BC线电压霍尔传感器(15)和网侧CA线电压霍尔传感器(16)并联构成；该三相电流霍尔传感器06)由网侧 A相电流霍尔传感器(20)、网侧B相电流霍尔传感器和网侧C相电流霍尔传感器02) 并联构成；该变流器侧三相电流霍尔传感器(34)由变流器侧A相电流霍尔传感器(10)、变流器侧B相电流霍尔传感器(11)和变流器侧C相电流霍尔传感器(1 并联构成。
8.根据权利要求1所述的应用于有源前端的自适应PID控制系统，其特征在于其中所述的上位机09)具有一显示屏(17)，或者该上位机09)为一触控式显示屏(17)；其中该上位机09)与该控制器08)是通过主从式232接口协议实现通讯。
专利摘要本实用新型是有关于一种应用于有源前端的自适应PID控制系统，其由软件和硬件两部分组成。其中软件包括上位机程序、DSP程序、CPLD程序；硬件包括DSP控制单元、LCL滤波器、驱动电路、采样传感器等。通过软硬件的有机结合，形成由电压外环与电流内环组成的双闭环控制，DSP控制单元输出的PWM控制信号直接驱动驱动电路的功率管开关管电路，以确定功率管开关管电路的开关状态，实现对有源前端的控制。本实用新型解决了传统有源前端网侧功率因数低，电流畸变大的问题，更加改善了启动与突加减负载时冲击电流波动大的问题。
文档编号G05B19/418GK202205077SQ20112008901
公开日2012年4月25日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者刘建宏, 姜克伟, 崔维胜, 杨贵娟, 赵建平 申请人:北京四利通控制技术有限公司