有源电力滤波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了有源电力滤波器，包括三相桥式全控整流电路和控制器，三相进线的每相接电抗器后接三相桥式全控整流电路的输入端；模拟量采集模块采集电压电流后送入所述控制器，控制器产生PWM控制信号发送给第一光收发装置，第一光收发装置与第二光收发装置通信，所述第二光收发装置接收控制信号作用于所述三相桥式全控整流电路中的IGBT上；三相桥式全控整流电路的直流侧接电容；所述控制器与系统前置机进行通信，所述系统前置机与上位机进行通信。DSP与FPGA、CPLD协同工作，使DSP从复杂的控制中解放出来，提高了运算的速度和性能。本实用新型采用磁环电抗器噪声小。
【专利说明】
有源电力滤波器
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种有源电力滤波器。
【背景技术】
[0002]有源电力滤波器(APF，Active power filter)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。有源电力滤波器是常用的一种电力装置，目前的有源电力滤波器响应速度慢，噪声大，开发一种响应速度快、噪音小的有源滤波器是十分有必要的。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了有源电力滤波器，噪音小，响应速度快。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]有源电力滤波器，包括三相桥式全控整流电路和控制器，三相进线的每相接电抗器后接三相桥式全控整流电路的输入端；
[0006]模拟量采集模块采集电压电流后送入所述控制器，控制器产生PWM控制信号发送给第一光收发装置，第一光收发装置与第二光收发装置通信，所述第二光收发装置接收控制信号作用于所述三相桥式全控整流电路中的IGBT上;三相桥式全控整流电路的直流侧接电容；
[0007]所述控制器与系统前置机进行通信，所述系统前置机与上位机进行通信。
[0008]所述控制器包括DSP控制板，所述DSP控制板与FPGA板通信，所述FPGA板与复杂可编程逻辑芯片通信，所述模拟量采集模块与所述FPGA板通信，所述复杂可编程逻辑芯片连接光电耦合器，所述光电耦合器读取接触器状态连接;所述复杂可编程逻辑芯片连接第一光收发装置。
[0009]所述第二光收发装置连接驱动板，所述驱动板连接继电器和三相桥式全控整流电路中的IGBT。
[0010]所述FPGA板和DSP控制板与所述系统前置机进行通信。
[0011 ]所述 DSP 控制板采用 TMS320F2812DSP。
[0012]第一光收发装置包括第一光发射器和第一光接收器，第二光收发装置包括第二光发射器和第二光接收器。
[0013]第一光发射器第二光发射器和采用HFBR-1412T，第一光接收器和第二光接收器采用HFBR-2412。
[0014]所述电抗器采用磁环电抗器。
[0015]所述模拟量采集模块包括信号处理板，信号处理板采集电压、电流输入量，并将调理后的模拟量信息送给数据接口板的A/D转换模块中，信号处理板还能对电压、电流信息进行锁相和产生同步信号。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]DSP与FPGA、CPLD协同工作，使DSP从复杂的控制中解放出来，提高了运算的速度和性能。本实用新型采用磁环电抗器噪声小。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的整体结构图；
[0019]图2为控制器的电路图。
【具体实施方式】
:
[0020]下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明:
[0021]如图1所示，有源电力滤波器，包括三相桥式全控整流电路和控制器，三相进线的每相接电抗器后接三相桥式全控整流电路的输入端；
[0022]模拟量采集模块采集电压电流后送入所述控制器，控制器产生PWM控制信号发送给第一光收发装置，第一光收发装置与第二光收发装置通信，所述第二光收发装置接收控制信号作用于所述三相桥式全控整流电路中的IGBT上;三相桥式全控整流电路的直流侧接电容；
[0023]所述控制器与系统前置机进行通信，所述系统前置机与上位机进行通信。
[0024]本系统前置机采用研华4U上架标准工控机。扩展有以太网口、RS232、RS485、can通讯接口等并且可根据需要进行扩展。负责界面显示并和上位机通讯，故障上传，命令接受等操作。显示器采用14寸液晶显示器，可以方便显示各主要检测量，并根据需要控制参数的修改设定。为本设备提供了良好的人机交互环境。
[0025]控制器与系统前置机通信支持2路串口和一个100M网口及DB25针RTDX接口，负责APF实时运行数据、告警信息发送给上位机，以及上位机向APF发送的控制命令。
[0026]所述控制器包括DSP控制板，所述DSP控制板与FPGA板通信，所述FPGA板与复杂可编程逻辑芯片通信，所述模拟量采集模块与所述FPGA板通信，所述复杂可编程逻辑芯片CPLD连接光电耦合器，所述光电耦合器读取接触器状态连接;所述复杂可编程逻辑芯片连接第一光收发装置。
[0027]CPLD能够分担主要的控制的作用，能承担1口扩展、复杂时序控制、中断管理等。由于CPLD的存在，对于DSP编程来看对外部扩展的1都是一个地址，能是地址范围有效的利用。
[0028]直流侧接的电容选择2200yF的电解电容，型号是HCGF5A，采用9个电解电容，3串3并，提高耐压的同时，使直流侧电容达到2200yF。
[0029]所述第二光收发装置连接驱动板，所述驱动板连接继电器和三相桥式全控整流电路中的IGBT。
[0030]所述FPGA板和DSP控制板还与所述上位机进行通信。
[0031 ]所述 DSP 控制板采用 TMS320F2812DSP。
[0032]第一光收发装置包括第一光发射器和第一光接收器，第二光收发装置包括第二光发射器和第二光接收器。光收发装置内部有信号处理电路、光发射器电路和光接收器电路，负责接收控制器发出的PWM控制命令并将其转换为光信号转发给IGBT驱动板，并接收IGBT驱动板发出的故障信息并将其反馈给控制器。
[0033]第一光发射器第二光发射器和采用HFBR-1412T，第一光接收器和第二光接收器采用HFBR-2412。
[0034]所述电抗器采用磁环电抗器。
[0035]所述模拟量采集模块包括信号处理板，信号处理板采集电压、电流输入量，并将调理后的模拟量信息送给数据接口板的A/D转换模块中，信号处理板还能对电压、电流信息进行锁相和产生同步信号。
[0036]上位机可完成算法的设定、对整个系统运行状态的实时监控，数据的记录和保存等。上位机通过RTDX(并口或USB口)与DSP板连接，在上位机上完成算法设计后，可直接通过RTDX下载到DSP板上并运行程序。
[0037]DSP控制板为完成算法的主控制板，能够进行数据处理并计算出无功、系统状态量、补偿器各状态之间的转换时序。DSP控制板的功能可由上位机随时更改。DSP控制板可通过与FPGA板的通讯获取数据接口板信息，并通过数据接口获取数据或下发命令。
[0038]数据接口板用于接收模拟量、开关量信息，并根据DSP控制板的要求发出控制脉冲/电平信号。FPGA板完成的三相系统电压、电流采样，补偿器输出电流采样并上传数据给DSP控制板，产生SPffM驱动信号、TSC投切信号及直流电压稳定控制；由CPLD完成死区时间的产生、温度信号的采集、IGBT过压过流保护并将温度信号及故障信号通过光线异步通讯上传给FPGA板。
[0039]驱动板用于接收脉冲或开关量命令，产生驱动继电器、晶闸管的电信号。
[0040]本实施例给出一组技术参数:
[0041 ] (I)电流采集量:24路(最少12路)，0.5级，采集速率250K ；
[0042 ] ⑵电压采集量:1O路(最少8路)，0.5级，采集速率250K ；
[0043](3)普通开关量输入:16路；
[0044](4)高速开关量输入:16路(最少10路)；
[0045](5)普通开关量输出:16路；
[0046](6)高速开关量输出:16路(最少8路)；
[0047](7)光纤输入:12路；
[0048](8)光纤输出:12路。
[0049]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【主权项】
1.有源电力滤波器，其特征是，包括三相桥式全控整流电路和控制器，三相进线的每相接电抗器后接三相桥式全控整流电路的输入端； 模拟量采集模块采集电压电流后送入所述控制器，控制器产生PWM控制信号发送给第一光收发装置，第一光收发装置与第二光收发装置通信，所述第二光收发装置接收控制信号作用于所述三相桥式全控整流电路中的IGBT上；三相桥式全控整流电路的直流侧接电容； 所述控制器与系统前置机进行通信，所述系统前置机与上位机进行通信。2.如权利要求1所述的有源电力滤波器，其特征是，所述控制器包括DSP控制板，所述DSP控制板与FPGA板通信，所述FPGA板与复杂可编程逻辑芯片通信，所述模拟量采集模块与所述FPGA板通信，所述复杂可编程逻辑芯片连接光电耦合器，所述光电耦合器读取接触器状态连接;所述复杂可编程逻辑芯片连接第一光收发装置。3.如权利要求1所述的有源电力滤波器，其特征是，所述第二光收发装置连接驱动板，所述驱动板连接继电器和三相桥式全控整流电路中的IGBT。4.如权利要求2所述的有源电力滤波器，其特征是，所述FPGA板和DSP控制板还与所述上位机进行通信。5.如权利要求2所述的有源电力滤波器，其特征是，所述DSP控制板采用TMS320F2812DSP。6.如权利要求1-3任一项所述的有源电力滤波器，其特征是，第一光收发装置包括第一光发射器和第一光接收器，第二光收发装置包括第二光发射器和第二光接收器。7.如权利要求6任一项所述的有源电力滤波器，其特征是，第一光发射器和第二光发射器采用HFBR-1412T，第一光接收器和第二光接收器采用HFBR-2412。8.如权利要求1所述的有源电力滤波器，其特征是，所述电抗器采用磁环电抗器。9.如权利要求1所述的有源电力滤波器，其特征是，所述模拟量采集模块包括信号处理板，信号处理板采集电压、电流输入量，并将调理后的模拟量信息送给数据接口板的A/D转换模块中，信号处理板还能对电压、电流信息进行锁相和产生同步信号。
【文档编号】H02J3/01GK205646823SQ201620417529
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】程新功, 张奎勇, 于明珠, 殷文月, 张静亮, 邵振振
【申请人】睿源天成（北京）科技有限公司