有源电力滤波器控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的有源电力滤波器控制系统，包括系统电网中三相的电压互感器和电流互感器、APF输出的直流的电压互感器和电流互感器、相应的调理电路和AD转换器、DSP与ARM构成的双核结构和驱动保护电路。驱动保护电路包括依次相连的逻辑保护电路、光耦隔离电路和信号差分电路。本实用新型有源电力滤波器控制系统的有益效果是：DSP与ARM的多路采样分开进行，布局清晰、简单，便于调试，实现了通信与管理，增加了信号的抗干扰能力，提高了设备稳定性，保证了APF的稳定运行，最大程度地节约了成本。
【专利说明】有源电力滤波器控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及控制系统，特别是涉及一种有源电力滤波器控制系统。
【背景技术】
[0002]随着电力电子器件使用的日渐频繁，整流装置、开关电源、逆变器及变频器等非线性负载的广泛使用，电网基波电流发生畸变产生了谐波。谐波会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。根据非线性负载的应用不同，所产生的各次谐波也不同，这给传统模式上的无源谐波治理带来了空前的挑战。
[0003]基于以上情况以及无源滤波装置的特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，
[0004]而某些次谐波会产生放大作用，甚至产生谐振现象。因此，有源滤波器在电力系统中越来越多地被采用，由于有源滤波器的产品本身比较新，技术含量比较高，再加上有源滤波器本身就是个谐波源，对控制系统存在一定的干扰，这就对有源滤波器的本身的稳定性提出了很高的要求。如何提高有源滤波器控制系统的抗干扰性，使其稳定运行，这已成为有源滤波器发展、推广的核心课题。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供一种有源电力滤波器控制系统，布局清晰、简单，便于调试，运行稳定，可以通过DSP与ARM的双核结构，实现通信与管理，避免误操作，调高设备稳定性，并提高系统抗干扰性，最大程度地节约成本。
[0006]本实用新型提供一种有源电力滤波器控制系统，包括系统电网中三相的电压互感器和电流互感器、APF输出的直流的电压互感器和电流互感器、相应的调理电路和AD转换器，还包括DSP与ARM构成的双核结构和驱动保护电路，所述电压互感器设有第一电压互感器和第二电压互感器2套，所述电流互感器设有电流互感器和连接在其输出回路上二次电流互感器，所述调理电路分别设有第一调理电路和第二调理电路，所述AD转换器分别设有第一 AD转换器和第一 AD转换器；
[0007]所述第一电压互感器和电流互感器的采样信号经所述第一调理电路DSP和第一AD转换器接入所述DSP，所述第二电压互感器和二次电流互感器的采样信号经所述第二调理电路和第二 AD转换器接入所述ARM，所述DSP与所述ARM通过CAN总线相互连接；
[0008]所述DSP设有三相输出触发电路，所述DSP根据采样信号计算补偿指令电流，并与输出侧实际输出谐波电流量进行比较，由三相输出触发电路生成PWM脉宽调制信号经所述驱动保护电路输出至有源电力滤波器APF，所述ARM连接有显示器，实现人机交互；
[0009]所述驱动保护电路包括依次相连的逻辑保护电路、光耦隔离电路和信号差分电路，所述逻辑保护电路包括第一与门、第二与门、第一反向器和第二反向器，其中所述第一与门、第一反向器和第二与门依次相连，所述第二反向器与第二与门相连，所述第二与门与第三与门和第三反向器分别相连，所述第三与门经所述光耦隔离电路与所述信号差分电路相连，所述第三反向器与三相输出触发电路的各路输出与门分别相连，相应地所述各路的输出与门分别经所述光耦隔离电路与所述信号差分电路相连。
[0010]本实用新型有源电力滤波器控制系统，其中所述ARM经RS485接口与所述显示器相连接，所述ARM另经I/O接口连接有FLASH。
[0011]本实用新型有源电力滤波器控制系统，其中所述三相输出触发电路采用全控型开关器件IGBT构成；各与门采用型号为74LS132的逻辑器件构成；各反向器采用型号为74LS14的逻辑器件构成；所述光耦隔离电路采用型号为HCPL-4504的元件构成；所述信号差分电路采用型号为MAX1487的元件构成。
[0012]本实用新型有源电力滤波器控制系统的有益效果是:由于设置了 DSP与ARM的多路采样分开进行，布局清晰、简单，便于调试，实现了通信与管理。并且电流采样中利用电流互感器的二次互感方式对电流进行二次采样，提高了抗干扰程度，提高了设备稳定性，保证了 ARM的要求，最大程度地节约成本。由于设置了光耦隔离电路和信号差分电路，使数字信号与输出的差分信号进行完全隔离，避免了误操作，进一步增加了信号的抗干扰能力，保证了 APF的稳定运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型有源电力滤波器控制系统的结构框图。
[0014]图2为本实用新型有源电力滤波器控制系统中驱动保护电路的原理图。
【具体实施方式】
[0015]为进一步阐述本实用新型，下面结合实施例对本实用新型有源电力滤波器控制系统做更详细的说明。
[0016]如图1所示，本实用新型有源电力滤波器控制系统，包括系统电网中三相的电压互感器和电流互感器、APF输出的直流的电压互感器和电流互感器、相应的调理电路和AD转换器、DSP与ARM构成的双核结构和驱动保护电路。
[0017]各种电压互感器分别设有第一电压互感器和第二电压互感器2套，电流互感器分别设有电流互感器和连接在其输出回路上二次电流互感器，调理电路分别设有第一调理电路和第二调理电路，AD转换器分别设有第一 AD转换器和第一 AD转换器。第一电压互感器和电流互感器的采样信号经第一调理电路DSP和第一 AD转换器接入DSP，第二电压互感器和二次电流互感器的采样信号经第二调理电路DSP和第二 AD转换器接入ARM，DSP与ARM通过CAN总线相互连接。
[0018]DSP设有三相输出触发电路，DSP根据采样信号计算补偿指令电流，并与输出侧实际输出谐波电流量进行比较，由三相输出触发电路生成PWM脉宽调制信号经驱动保护电路输出至有源电力滤波器APF。ARM连接有显示器，实现人机交互。
[0019]本实用新型有源电力滤波器控制系统，可以通过现场总线实现远程监控和管理。
[0020]本实用新型有源电力滤波器控制系统，DSP与ARM的多路采样分开进行，提高了抗干扰程度，并且电流采样中利用电流互感器的二次互感方式对电流进行二次采样，这样不但保证了 ARM的显示电流参数的要求，也可以降低成本。
[0021]本实用新型有源电力滤波器控制系统，配合IGBT设计了相应的驱动保护电路。如图2所示，驱动保护电路包括依次相连的逻辑保护电路、光耦隔离电路和信号差分电路。逻辑保护电路包括第一与门、第二与门、第一反向器和第二反向器，其中第一与门、第一反向器和第二与门依次相连，第二反向器与第二与门相连，第二与门与第三与门和第三反向器分别相连，第三与门经光I禹隔尚电路与信号差分电路相连，第三反向器与三相输出触发电路的各路输出与门分别相连，相应地各路的输出与门分别经光耦隔离电路与信号差分电路相连。
[0022]当三相输出触发电路的设备启停信号和CPU触发使能信号经过第一和第一反向器，保护反馈信号经过第二反向器后，第一、二反向器输出信号再经过第二与门，得到触发信号的使能信号并经第三与门输出。第三反向器与多路触发信号经各路输出与门后得到输出的PWM信号。输出的PWM信号最后通过光耦隔离电路HCPL-4504进行信号隔离，进入信号差分电路MAX1487输出差分信号。
[0023]驱动保护电路将保护反馈信号、启动停止信号、CPU输出使能信号共同通过逻辑门器件实现对输出芯片的控制，提高了保护的响应速度，另外信号采用光耦进行隔离，使数字信号与输出的差分信号进行完全隔离，增加信号的抗干扰能力，进一步保证了 APF的稳定运行。保证了控制系统的安全运行。
[0024]以上的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种有源电力滤波器控制系统，包括系统电网中三相的电压互感器和电流互感器、APF输出的直流的电压互感器和电流互感器、相应的调理电路和AD转换器，其特征在于:还包括DSP与ARM构成的双核结构和驱动保护电路，所述电压互感器设有第一电压互感器和第二电压互感器2套，所述电流互感器设有电流互感器和连接在其输出回路上二次电流互感器，所述调理电路分别设有第一调理电路和第二调理电路，所述AD转换器分别设有第一AD转换器和第一 AD转换器； 所述第一电压互感器和电流互感器的采样信号经所述第一调理电路DSP和第一 AD转换器接入所述DSP，所述第二电压互感器和二次电流互感器的采样信号经所述第二调理电路和第二 AD转换器接入所述ARM，所述DSP与所述ARM通过CAN总线相互连接； 所述DSP设有三相输出触发电路，所述DSP根据采样信号计算补偿指令电流，并与输出侧实际输出谐波电流量进行比较，由三相输出触发电路生成PWM脉宽调制信号经所述驱动保护电路输出至有源电力滤波器APF，所述ARM连接有显示器，实现人机交互； 所述驱动保护电路包括依次相连的逻辑保护电路、光耦隔离电路和信号差分电路，所述逻辑保护电路包括第一与门、第二与门、第一反向器和第二反向器，其中所述第一与门、第一反向器和第二与门依次相连，所述第二反向器与第二与门相连，所述第二与门与第三与门和第三反向器分别相连，所述第三与门经所述光耦隔离电路与所述信号差分电路相连，所述第三反向器与三相输出触发电路的各路输出与门分别相连，相应地所述各路的输出与门分别经所述光耦隔离电路与所述信号差分电路相连。
2.根据权利要求1所述的有源电力滤波器控制系统，其特征在于:其中所述ARM经RS485接口与所述显示器相连接，所述ARM另经I/O接口连接有FLASH。
3.根据权利要求1或2所述的有源电力滤波器控制系统，其特征在于:其中所述三相输出触发电路采用全控型开关器件IGBT构成；各与门采用型号为74LS132的逻辑器件构成；各反向器采用型号为74LS14的逻辑器件构成；所述光耦隔离电路采用型号为HCPL-4504的元件构成；所述信号差分电路采用型号为MAX1487的元件构成。
【文档编号】H02J3/01GK203617710SQ201320755438
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】邵泽华, 姜文东, 周娜娜 申请人:山东蓝天电能科技有限公司