專利名稱：一種新型電力濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電力供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線諧波含量分析、并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài) 抑制諧波含量、補(bǔ)償無(wú)功功率的電力電子諧波治理裝置。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的有源電力濾波器由單片機(jī)芯片或低速數(shù)字信號(hào)處理 芯片作為數(shù)據(jù)處理和控制核心，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)三相信號(hào)的采集和處理，控制變流 電路產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)回饋到電網(wǎng)，從而達(dá)到抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功功率的目的。 但是這種電力濾波器在電網(wǎng)的三相電壓中某相或多相產(chǎn)生畸變后，會(huì)引起三相 電壓的不對(duì)稱，使用這種傳統(tǒng)的有源濾波器后不能完成將諧波含量和無(wú)功功率 準(zhǔn)確、快速地分析、計(jì)算出來(lái)，從而導(dǎo)致變流電路產(chǎn)生錯(cuò)誤地諧波和無(wú)功功率 的補(bǔ)償信號(hào)，使得電網(wǎng)的污染加劇。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的有源電力濾波器不能完成對(duì)畸變的三相電源進(jìn)行準(zhǔn)確和快 速地分析和抑制問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新型電力濾波器，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)未產(chǎn)生 畸變或產(chǎn)生畸變的電網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的諧波分析及抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償功能。
其技術(shù)方案是
一種新型電力濾波器，包括數(shù)字信號(hào)處理器DSP I ，數(shù)字信號(hào)處理器DSPI 與A/D轉(zhuǎn)換器和IGBT全橋PWM變流電路電連接，A/D轉(zhuǎn)換器與傳感器電連接，IGBT 全橋PWM變流電路與母線電路相連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP I還與可編程邏輯器 件CPLD電連接，可編程邏輯器件CPLD與數(shù)字信號(hào)處理器DSPII電連接，數(shù)字信號(hào) 處理器DSP II與人機(jī)接口電路和通信接口電路電連接。上述數(shù)字信號(hào)處理器DSP I內(nèi)設(shè)置有諧波治理和無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)目刂艭PU芯
片，數(shù)字信號(hào)處理器DSPII內(nèi)設(shè)置有諧波含量分析和LCD顯示的控制電路。
上述數(shù)字信號(hào)處理器DSP I與A/D轉(zhuǎn)換器I和A/D轉(zhuǎn)換器I1電連接，A/D轉(zhuǎn)換
器I與溫度傳感器和電網(wǎng)側(cè)的電流傳感器電連接，A/D轉(zhuǎn)換器I與溫度傳感器和 電流傳感器之間各設(shè)置有一個(gè)信號(hào)調(diào)理電路；A/D轉(zhuǎn)換器II與負(fù)載側(cè)的電流傳感 器和電壓傳感器電連接，A/D轉(zhuǎn)換器II與電流傳感器和電壓傳感器之間各設(shè)置有 一個(gè)信號(hào)調(diào)理電路。
上述數(shù)字信號(hào)處理器DSP I與IGBT全橋P麗變流電路之間依次設(shè)置有光電隔
離電路和驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。
上述IGBT全橋PWM變流電路通過(guò)隔離電抗器與母線電路電連接。 上述人機(jī)接口電路包括LCD顯示電路和觸摸屏控制電路，觸摸屏采用四線電
阻式觸摸屏。
上述通信接口電路包括RS485通信接口 、以太網(wǎng)通信接口和USB接口 。 上述信號(hào)調(diào)理電路包括放大單元、濾波單元和鎖相環(huán)單元。 上述電流傳感器和電壓傳感器采用霍爾傳感器。
本發(fā)明的有益效果是當(dāng)該濾波器用于電力供電系統(tǒng)時(shí)，可實(shí)時(shí)在線對(duì)諧 波含量進(jìn)行分析，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)抑制諧波含量、補(bǔ)償無(wú)功功率，能夠消除諧波造 成的電網(wǎng)污染，提高供電系統(tǒng)質(zhì)量。


附圖l為本發(fā)明的電路原理框圖； 附圖2為本發(fā)明所述信號(hào)調(diào)理電路的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖l、 2對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明如附圖1所示， 一種新型電 力濾波器，包括數(shù)字信號(hào)處理器DSP I ，數(shù)字信號(hào)處理器DSPI內(nèi)設(shè)置有諧波治 理和無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)目刂艭PU芯片，數(shù)字信號(hào)處理器DSP I與A/D轉(zhuǎn)換器I 、 A/D轉(zhuǎn)換器II和IGBT全橋PWM變流電路電連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP I還與可編程邏 輯器件CPLD電連接，可編程邏輯器件CPLD與數(shù)字信號(hào)處理器DSPII電連接，數(shù)字 信號(hào)處理器DSPII內(nèi)設(shè)置有諧波含量分析和LCD顯示的控制電路，數(shù)字信號(hào)處理 器DSPII與人機(jī)接口電路和通信接口電路電連接。A/D轉(zhuǎn)換器I通過(guò)信號(hào)調(diào)理電 路與溫度傳感器電連接，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與電網(wǎng)側(cè)的電流傳感器電連接；A/D 轉(zhuǎn)換器II通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與負(fù)載側(cè)的電流傳感器電連接，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路 與負(fù)載側(cè)的電壓傳感器電連接；在IGBT全橋PWM變流電路與數(shù)字信號(hào)處理器DSP I之間依次設(shè)置有驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路和光電隔離電路，IGBT全橋PWM變流電路通過(guò)隔 離電抗器與母線電路相連接。
數(shù)字信號(hào)處理器DSP I和DSPII為高速數(shù)字信號(hào)處理器MPU，作為數(shù)據(jù)處理、
邏輯控制核心，完成電網(wǎng)回路參數(shù)的采集、諧波數(shù)據(jù)分析，并輸出控制電網(wǎng)回 路諧波量。其中數(shù)字信號(hào)處理器DSPI采集電網(wǎng)回路的三相電壓、電流數(shù)據(jù)，采 用改進(jìn)型瞬時(shí)無(wú)功功率理論算法處理數(shù)據(jù)，并分析電網(wǎng)回路的諧波含量和無(wú)功 功率，產(chǎn)生對(duì)電網(wǎng)的補(bǔ)償控制信號(hào)，作為變流電路的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)諧 波治理和無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性和快速性。數(shù)字信號(hào)處理器DSP II采用快速傅立 葉算法進(jìn)行諧波含量的分析，計(jì)算各次諧波含量值，并實(shí)時(shí)顯示各次諧波值， 同時(shí)控制采集數(shù)據(jù)的傳輸。
可編程邏輯器件CPLD采用低功耗、高速邏輯控制芯片，作為輔助邏輯控制 器件，對(duì)三相電壓、電流信號(hào)的同步檢測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)高速邏輯和時(shí)序控制，同 時(shí)可編程邏輯器件CPLD內(nèi)設(shè)置有FLASH存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)和傳送數(shù)字信號(hào)處理器 DSP I和DSPII之間的交換數(shù)據(jù)。
電壓傳感器和電流傳感器采用高精度、線性度好的霍爾電壓傳感器、電流 傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓和電流信號(hào)的變換。信號(hào)調(diào)理電路由放大電路、低通濾波電路、鎖相環(huán)電路構(gòu)成，完成對(duì)傳感 器采集的電壓或電流信號(hào)的放大、濾波處理，及其同步采樣、對(duì)電網(wǎng)頻率的鎖 相和自動(dòng)跟蹤功能。濾波電路采用有源二階巴特沃斯低通濾波器。
A/D轉(zhuǎn)換電路采用高速A/D轉(zhuǎn)換器，其采集速度為8000次/秒。
IGBT全橋PWM變流電路在數(shù)字信號(hào)處理器DSP I控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)諧波的實(shí) 時(shí)補(bǔ)償作用，達(dá)到消除高次諧波的目的。采用高性能電路結(jié)構(gòu)將各器件組合在 一起，運(yùn)用成熟、高效地算法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)畸變信號(hào) 的準(zhǔn)確、快速補(bǔ)償，提高電網(wǎng)質(zhì)量。
人機(jī)接口電路有LCD液晶顯示電路和觸摸屏控制電路組成，觸摸屏采用四線 電阻式觸摸屏，操作簡(jiǎn)便。顯示采用320x240圖形式液晶顯示器，可以實(shí)時(shí)顯示 控制回路的各相電參數(shù)，同時(shí)具有參數(shù)的曲線、諧波棒圖等顯示。
光電隔離電路采用光電耦合器，實(shí)現(xiàn)變流驅(qū)動(dòng)電路與數(shù)字信號(hào)處理器DSP控 制信號(hào)的隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力和工作穩(wěn)定性、可靠性。
隔離電抗器起到保護(hù)IGBT的作用。
通信接口電路包括RS485通信接口 、以太網(wǎng)通信接口和USB接口 。 當(dāng)然，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于上述實(shí)施例，只要是本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員未經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性地改進(jìn)，就應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種新型電力濾波器，其特征在于包括數(shù)字信號(hào)處理器DSP I，數(shù)字信號(hào)處理器DSP I與A/D轉(zhuǎn)換器和IGBT全橋PWM變流電路電連接，A/D轉(zhuǎn)換器與傳感器電連接，IGBT全橋PWM變流電路與母線電路相連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP I還與可編程邏輯器件CPLD電連接，可編程邏輯器件CPLD與數(shù)字信號(hào)處理器DSP II電連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP II與人機(jī)接口電路和通信接口電路電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型電力濾波器，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理器 DSPI內(nèi)設(shè)置有諧波治理和無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)目刂艭PU芯片，數(shù)字信號(hào)處理器DSPII 內(nèi)設(shè)置有諧波含量分析和LCD顯示的控制電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型電力濾波器，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理器 DSP I與A/D轉(zhuǎn)換器I和A/D轉(zhuǎn)換器I1電連接，A/D轉(zhuǎn)換器I與溫度傳感器和電網(wǎng) 側(cè)的電流傳感器電連接，A/D轉(zhuǎn)換器I與溫度傳感器和電流傳感器之間各設(shè)置有 一個(gè)信號(hào)調(diào)理電路；A/D轉(zhuǎn)換器II與負(fù)載側(cè)的電流傳感器和電壓傳感器電連接， A/D轉(zhuǎn)換器II與電流傳感器和電壓傳感器之間各設(shè)置有一個(gè)信號(hào)調(diào)理電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型電力濾波器，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理器 DSP I與IGBT全橋PWM變流電路之間依次設(shè)置有光電隔離電路和驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的新型電力濾波器，其特征在于所述IGBT全橋PWM變 流電路通過(guò)隔離電抗器與母線電路電連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型電力濾波器，其特征在于所述人機(jī)接口電路包括 LCD顯示電路和觸摸屏控制電路，觸摸屏采用四線電阻式觸摸屏。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型電力濾波器，其特征在于所述通信接口電路包括 RS485通信接口、以太網(wǎng)通信接口和USB接口。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型電力濾波器，其特征在于所述信號(hào)調(diào)理電路包括 放大單元、濾波單元和鎖相環(huán)單元。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型電力濾波器，其特征在于所述電流傳感器和電壓 傳感器采用霍爾傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種新型電力濾波器，屬于電力設(shè)備領(lǐng)域，包括數(shù)字信號(hào)處理器DSP I，數(shù)字信號(hào)處理器DSP I與A/D轉(zhuǎn)換器和IGBT全橋PWM變流電路電連接，A/D轉(zhuǎn)換器與傳感器電連接，IGBT全橋PWM變流電路與母線電路相連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP I還與可編程邏輯器件CPLD電連接，可編程邏輯器件CPLD與數(shù)字信號(hào)處理器DSP II電連接，數(shù)字信號(hào)處理器DSP II與人機(jī)接口電路和通信接口電路電連接。其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)未產(chǎn)生畸變或產(chǎn)生畸變的電網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的諧波分析及抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償功能。
文檔編號(hào)H02J3/18GK101282043SQ200810015750
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者劉鼎立, 浩 盧, 昊 吳, 李世光, 桑志鋒, 毛文沛, 高慶地, 高正中 申請(qǐng)人:青島盤古電氣有限公司