一種并聯(lián)型有源電力濾波器的制造方法
【專利摘要】一種并聯(lián)型有源電力濾波器，包括電流采集單元、電壓采集單元、IGBT驅(qū)動(dòng)單元、IGBT開(kāi)關(guān)單元以及并網(wǎng)接入單元，其特征在于還包括DSP芯片、FPGA芯片、并網(wǎng)接入電流采集單元以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元，所述電流采集單元和電壓采集單元的輸出分別接入到DSP芯片的A/D輸入端，所述DSP芯片用于電網(wǎng)的檢測(cè)諧波信號(hào)方向相反的指令電流信號(hào)，所述FPGA芯片根據(jù)指令電流信號(hào)調(diào)制出PWM輸出信號(hào)并輸出到IGBT驅(qū)動(dòng)單元，并由IGBT驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)IGBT開(kāi)關(guān)單元形成的諧波電流即補(bǔ)償電流，并經(jīng)并網(wǎng)接入單元注入到電網(wǎng)中，所述并網(wǎng)接入電流采集單元采集并網(wǎng)接入單元輸出的補(bǔ)償電流信號(hào)，并輸出到FPGA芯片，至少FPGA芯片將該補(bǔ)償電流信號(hào)對(duì)PWM輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明提升了應(yīng)用的靈活性、可靠性以及安全性。
【專利說(shuō)明】—種并聯(lián)型有源電力濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種并聯(lián)型有源電力濾波器，其屬于有源電力濾波裝置類。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的非線性負(fù)載廣泛應(yīng)用于工業(yè)和人們的日常生活領(lǐng)域，這些非線性負(fù)載在電網(wǎng)中的存在，形成大量的諧波，一方面形成無(wú)功電流，直接影響了整個(gè)電力系統(tǒng)的功率因數(shù)從而影響到電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，另一方面，這些諧波對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是一種污染，一種公害，除了對(duì)電力系統(tǒng)本身的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成威脅外，還會(huì)電力電子設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境產(chǎn)生極大的危害性影響，所述影響甚至危及到信息技術(shù)設(shè)備、微電子技術(shù)設(shè)備和數(shù)控加工技術(shù)等領(lǐng)域的各種先進(jìn)的精密儀器和設(shè)備的正常運(yùn)行。在當(dāng)前解決電網(wǎng)中的諧波問(wèn)題，業(yè)內(nèi)公認(rèn)較好的方案為有采用有源電力濾波器的有源電力濾波方案，有源電力濾波器(APF:Active power filter)是一種建立在三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論基礎(chǔ)上的用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Σ煌笮『皖l率的諧波進(jìn)行快速跟蹤補(bǔ)償，之所以稱為有源，是相對(duì)于無(wú)源LC濾波器只能被動(dòng)吸收固定頻率與大小的諧波而言的，APF可以通過(guò)采樣負(fù)載電流并進(jìn)行各次諧波和無(wú)功的分離，并在此基礎(chǔ)上主動(dòng)控制有源電力濾波器向電網(wǎng)輸出的電流的大小、頻率和相位，并且快速響應(yīng)，以抵銷負(fù)載中相應(yīng)電流。在現(xiàn)有技術(shù)中，并聯(lián)型有源電力濾波器是一種應(yīng)用最為廣泛的有源電力濾波器，并聯(lián)型有源電力濾波器應(yīng)用時(shí)是并接在電網(wǎng)線路上的，其工作原理一般是通過(guò)電流互感器檢測(cè)負(fù)載電流，并通過(guò)內(nèi)部DSP計(jì)算，提取出負(fù)載電流中的諧波成分，然后通過(guò)PWM信號(hào)發(fā)送給內(nèi)部IGBT，控制逆變器產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達(dá)到濾波的目的。由于其是通過(guò)相反的諧波電流注入，為此既可補(bǔ)諧波，又可補(bǔ)無(wú)功和不平衡?，F(xiàn)有技術(shù)的并聯(lián)型有源電力濾波器為中國(guó)發(fā)明專利ZL200910061816.4所公開(kāi)，ZL200910061816.4所公開(kāi)的這種有源電力濾波器，包括基波電壓檢測(cè)單元、電力電子逆變器系統(tǒng)單元和接入系統(tǒng)單元；基波電壓檢測(cè)單元包括電壓互感器和基波電壓檢測(cè)環(huán)節(jié)，電壓互感器的輸出端與基波電壓檢測(cè)環(huán)節(jié)的輸入端相聯(lián)，基波電壓檢測(cè)單元將從畸變的電網(wǎng)電壓中檢測(cè)出基波電壓信號(hào)作為基波電壓檢測(cè)單元輸出信號(hào)，送入電力電子逆變器系統(tǒng)單元的電壓增益電路；電力電子逆變器系統(tǒng)單元包括電壓增益電路和電壓發(fā)生電路；電壓增益電路將檢測(cè)到的基波電壓信號(hào)進(jìn)行放大后送入電壓發(fā)生電路，電壓發(fā)生電路產(chǎn)生一個(gè)與其輸入信號(hào)成比例的電壓，電壓發(fā)生電路的輸出端與接入系統(tǒng)單元相聯(lián)；工作時(shí)，電壓互感器并聯(lián)在諧波源的兩端，接入系統(tǒng)單元將電壓發(fā)生電路的輸出電壓并聯(lián)接在諧波源的兩端；該有源電力濾波器還包括諧波電流檢測(cè)單元，在電力電子逆變器系統(tǒng)單元內(nèi)設(shè)置有電流增益電路和加法器；諧波電流檢測(cè)單元包括電流互感器和諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)，電流互感器串接電網(wǎng)母線上，電流互感器的輸出端與諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)的輸入端相聯(lián)接；電流互感器從電網(wǎng)母線的系統(tǒng)電流中檢測(cè)出電流信號(hào)送入諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)，諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)檢測(cè)出諧波電流送入電流增益電路，電流增益電路將檢測(cè)到的諧波電流信號(hào)進(jìn)行放大后送入加法器；加法器將諧波電流信號(hào)和基波電壓信號(hào)相加后的電壓信號(hào)作為電壓發(fā)生電路的輸入信號(hào)。在優(yōu)選方案下，ZL200910061816.4所公開(kāi)的這種有源電力濾波器的接入系統(tǒng)單元由電抗器構(gòu)成，使用時(shí)，電壓發(fā)生電路的一個(gè)輸出端與電網(wǎng)的一根母線相聯(lián)，另一輸出端通過(guò)一個(gè)電抗器后和電網(wǎng)的另一根母線相聯(lián)，在另一優(yōu)選方案下，ZL200910061816.4所公開(kāi)的這種有源電力濾波器的接入系統(tǒng)單元由變壓器構(gòu)成，使用時(shí)，電壓發(fā)生電路的兩個(gè)輸出端和一個(gè)變壓器的二次側(cè)相聯(lián)，變壓器的一次側(cè)的兩端分別接在電網(wǎng)的兩根母線上。三套ZL200910061816.4所公開(kāi)的這種有源電力濾波器可以構(gòu)成三相系統(tǒng)，用于三相四線制的電力系統(tǒng)。ZL200910061816.4所公開(kāi)的這種有源電力濾波器存在的問(wèn)題在于其核心的一些信號(hào)分析以及控制信號(hào)形成單元由分立的單元模塊構(gòu)成，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性在運(yùn)行中存在問(wèn)題，再者，電子逆變器系統(tǒng)工作中形成的開(kāi)關(guān)諧波會(huì)串入到電網(wǎng)中，形成二次污染，另外，整個(gè)系統(tǒng)是從諧波取樣形成控制指令電流最后通過(guò)電子逆變器系統(tǒng)形成輸出電壓一個(gè)簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)，這樣的閉環(huán)控制系統(tǒng)在輸出端確定存在開(kāi)關(guān)諧波的情況下，特別容易形成自激，更為重要的是ZL200910061816.4所公開(kāi)的這種有源電力濾波器整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有可靠的運(yùn)行監(jiān)控和保障體系，運(yùn)行中一旦出現(xiàn)不正常情況，只能通過(guò)人工進(jìn)行干預(yù)，為此運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)特別大。對(duì)于電子逆變器系統(tǒng)工作中形成的開(kāi)關(guān)諧波的問(wèn)題，本案發(fā)明人注意到中國(guó)發(fā)明專利ZL201010275272.4以及CN201310049218.1所公開(kāi)的解決方案，這二個(gè)方案的共同點(diǎn)是增加了一個(gè)專門用來(lái)檢測(cè)電子逆變器系統(tǒng)輸出端電流的第二電流互感器，其本質(zhì)上是實(shí)時(shí)采集裝置的補(bǔ)償電流，與由采集到的負(fù)載諧波電流進(jìn)行比較，形成一個(gè)閉環(huán)反饋控制，應(yīng)用實(shí)踐表明，這樣的方式并非較好的解決方案，原因在于負(fù)載諧波電流本質(zhì)上已包含了補(bǔ)償電流中的諧波電流，在這樣的情況下，要將二者相比較在算法上十分地復(fù)雜，系統(tǒng)資源耗費(fèi)極大，直接影響到響應(yīng)速度，顯然及時(shí)響應(yīng)是有源電力濾波的應(yīng)用前提之一，綜上所述，顯然現(xiàn)有技術(shù)有進(jìn)一步改進(jìn)的必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種并聯(lián)型有源電力濾波器，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明的一種并聯(lián)型有源電力濾波器，包括電流采集單元、電壓采集單元、IGBT驅(qū)動(dòng)單元、IGBT開(kāi)關(guān)單元以及并網(wǎng)接入單元，其特征在于還包括DSP芯片、FPGA芯片、并網(wǎng)接入電流采集單元以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元，所述電流采集單元和電壓采集單元的輸出分別接入到DSP芯片的A/D輸入端，所述DSP芯片用于電網(wǎng)的檢測(cè)諧波信號(hào)和/或無(wú)功電流信號(hào)和/或不平衡電流信號(hào)，并形成與電網(wǎng)的負(fù)載諧波電流和/或無(wú)功電流信號(hào)和/或不平衡電流信號(hào)電流方向相反的指令電流信號(hào)，并輸出到FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片根據(jù)指令電流信號(hào)調(diào)制出PWM輸出信號(hào)并輸出到IGBT驅(qū)動(dòng)單元，并由IGBT驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)IGBT開(kāi)關(guān)單元形成一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流即補(bǔ)償電流，并經(jīng)并網(wǎng)接入單元注入到電網(wǎng)中，所述并網(wǎng)接入電流采集單元采集并網(wǎng)接入單元輸出的補(bǔ)償電流信號(hào)，并輸出到FPGA芯片，至少FPGA芯片將該補(bǔ)償電流信號(hào)與指令電流信號(hào)進(jìn)行相位比較，并執(zhí)行鎖相環(huán)計(jì)算并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)FPGA芯片形成的PWM輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使輸出的補(bǔ)償電流具有正確的相位，所述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元將采集到的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)傳送給DSP芯片和/或FPGA芯片，由DSP芯片和/或FPGA芯片根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)作出相應(yīng)的控制動(dòng)作。
[0005]作為優(yōu)選，所述電流采集單元由電流互感器和雙運(yùn)放濾波放大單元構(gòu)成，所述電流互感器感應(yīng)到的負(fù)載電流信號(hào)經(jīng)雙運(yùn)放濾波放大單元濾波放大處理后形成單純的負(fù)載諧波電流信號(hào)輸出到DSP芯片的A/D輸入端；
作為優(yōu)選，所述電壓采集單元由電壓互感器和雙運(yùn)放濾波放大單元構(gòu)成，所述電壓互感器感應(yīng)到的負(fù)載電壓信號(hào)經(jīng)雙運(yùn)放濾波放大單元濾波放大處理后形成單純的負(fù)載基波電壓信號(hào)輸出到DSP芯片的A/D輸入端；
作為優(yōu)選，所述IGBT驅(qū)動(dòng)單元包括與非門電路、IGBT驅(qū)動(dòng)芯片以及隔離變壓器，所述與非門電路的輸入端與FPGA芯片的輸出端聯(lián)接，接受FPGA芯片根據(jù)指令電流信號(hào)調(diào)制出的PWM輸出信號(hào)，所述PWM輸出信號(hào)經(jīng)與非門電路整形輸出進(jìn)入IGBT驅(qū)動(dòng)芯片形成IGBT開(kāi)關(guān)單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述IGBT開(kāi)關(guān)單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)隔離變壓器輸出到IGBT開(kāi)關(guān)單元的驅(qū)動(dòng)端;
作為前述優(yōu)選的進(jìn)一步改進(jìn)，所述IGBT驅(qū)動(dòng)芯片集成過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、軟關(guān)斷的功能，并具有軟關(guān)斷輸入端，所述軟關(guān)斷輸入端通過(guò)第一控制線與FPGA芯片的控制輸出端聯(lián)接;
作為優(yōu)選，所述并網(wǎng)接入單元包括低通濾波分單元和電抗器，所述低通濾波分單元用以濾掉IGBT開(kāi)關(guān)單元形成的高頻開(kāi)關(guān)諧波，低通濾波分單元的輸出與電抗器連接，并經(jīng)所述電抗器輸出到三相電網(wǎng)；
作為前述優(yōu)選的進(jìn)一步優(yōu)選，所述并網(wǎng)接入單元還包括接觸器，所述接觸器串接電抗器至三相電網(wǎng)的回路上。所述接觸器包括控制端，所述控制端通過(guò)第二控制線連接至FPGA芯片的一控制信號(hào)輸出端；
作為優(yōu)選，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元包括IGBT開(kāi)關(guān)單元的散熱器溫度傳感器、IGBT開(kāi)關(guān)單元的工作狀態(tài)傳感器、IGBT開(kāi)關(guān)單元的直流母線過(guò)流過(guò)壓傳感器、接觸器溫度傳感器、系統(tǒng)散熱風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)傳感器，以及由與每一傳感器 對(duì)應(yīng)的雙運(yùn)放濾波調(diào)理電路構(gòu)成的雙運(yùn)放濾波調(diào)理單元。
[0006]作為優(yōu)選，還包括人機(jī)界面，所述人機(jī)界面為一觸屏，其通過(guò)485接口與DSP芯片和/或FPGA芯片通信，所述人機(jī)界面用以顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)、各個(gè)指標(biāo)的參數(shù)波形。
[0007]作為優(yōu)選，還包括對(duì)外通訊接口，所述對(duì)外通訊接口采用標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，以提供與上層控制系統(tǒng)的連接以及并機(jī)運(yùn)行的通道。
[0008]本發(fā)明的這種并聯(lián)型有源電力濾波器，以DSP芯片和FPGA芯片為核心搭建，通過(guò)DSP芯片強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，可以準(zhǔn)確地、快速地計(jì)算出各次諧波的含量與幅值，響應(yīng)速度快，并可以不受限制的任意選擇需要補(bǔ)償?shù)牟煌螖?shù)諧波，實(shí)際應(yīng)用表明，本發(fā)明的這種改進(jìn)的并聯(lián)型有源電力濾波器可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)濾除負(fù)載電網(wǎng)中的2?50次諧波，除此之外，由于DSP芯片應(yīng)用的靈活性，為此可十分方便地選擇濾除電網(wǎng)相線和零線中存在的典型性特征諧波，亦可以根據(jù)需要使本發(fā)明的這種改進(jìn)的并聯(lián)型有源電力濾波器工作在特定的模式下，比如人為設(shè)定濾除特定諧波以及人為設(shè)定濾除諧波的目標(biāo)值等。
[0009]同樣由于DSP芯片應(yīng)用的靈活性，利用本發(fā)明的這種改進(jìn)的并聯(lián)型有源電力濾波器可以形成產(chǎn)品，也非常容易搭建起一套三相四線制的有源電力濾波裝置，三相四線制電網(wǎng)中，由于負(fù)載側(cè)3η次諧波會(huì)在N相線上疊加，所以傳統(tǒng)的三相四線制有源電力濾波器產(chǎn)品對(duì)于零線上的諧波濾波能力均按相線濾波能力的三倍來(lái)進(jìn)行設(shè)置。而在本發(fā)明中，對(duì)于N相的諧波電流由非常容易實(shí)現(xiàn)用單獨(dú)的橋臂進(jìn)行濾除，能完全濾除N相諧波。[0010]還是在于DSP芯片應(yīng)用的靈活性，本發(fā)明的這種改進(jìn)的并聯(lián)型有源電力濾波器顯然非常容易通過(guò)DSP芯片和/或FPGA芯片內(nèi)置諧波補(bǔ)償、無(wú)功補(bǔ)償、不平衡補(bǔ)償?shù)榷喾N補(bǔ)償功能，這樣用戶可以在使用時(shí)自行設(shè)定選擇補(bǔ)償功能。在濾除諧波的同時(shí)，能夠檢測(cè)出系統(tǒng)的功率因數(shù)，以及各相線的不平衡度，進(jìn)而相應(yīng)地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償以及消除負(fù)載不平衡現(xiàn)象。
[0011]本發(fā)明的這種改進(jìn)的并聯(lián)型有源電力濾波器，其人機(jī)界面顯然可以適配大規(guī)格的觸屏，這樣操作簡(jiǎn)單方便?？蓪?shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)與曲線，可提供系統(tǒng)運(yùn)行的完整的現(xiàn)場(chǎng)信息，同時(shí)，使用者可能通過(guò)觸屏操作選擇內(nèi)置的諧波補(bǔ)償、無(wú)功補(bǔ)償、不平衡補(bǔ)償?shù)葢?yīng)用功能。
[0012]本發(fā)明的這種并聯(lián)型有源電力濾波器，具有完整有效的各類保護(hù)措施，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)壓過(guò)流等異?，F(xiàn)象，可由FPGA芯片控制直接切斷與電網(wǎng)的聯(lián)接，并閉鎖IGBT驅(qū)動(dòng)單元以及IGBT開(kāi)關(guān)單元的輸出，確保系統(tǒng)安全。
[0013]本發(fā)明的這種并聯(lián)型有源電力濾波器，并網(wǎng)接入單元中內(nèi)置的低通濾波分單元確自身的開(kāi)關(guān)高頻載波不會(huì)回饋電網(wǎng)，同時(shí)其接入方式也使系統(tǒng)獨(dú)立于電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗之外，不受電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗的影響，不發(fā)生諧振與諧波電壓放大，安全性好。另外，本發(fā)明還可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，自動(dòng)合理限制補(bǔ)償電流，裝置永不過(guò)流，再者，在濾波的同時(shí)，實(shí)時(shí)的檢測(cè)裝置本身的輸出電流，一方面通過(guò)FPGA芯片執(zhí)行的鎖相環(huán)控制使輸出的補(bǔ)償電流具有正確的相位，同時(shí)當(dāng)每次出現(xiàn)過(guò)流及其他非正常現(xiàn)象，能及時(shí)的關(guān)斷裝置的輸出，所以能完全避免過(guò)補(bǔ)償。
[0014]本發(fā)明還具有標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，滿足供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控功能的需要。并可在應(yīng)用中采用通用的Modbus遠(yuǎn)程通信協(xié)議，通信接口可以為RS485/232和CAN總線。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的一種采用本發(fā)明思想構(gòu)建的一種用于三相電網(wǎng)的并聯(lián)型有源電力濾波器
有源電力濾波器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的一種采用本發(fā)明思想構(gòu)建的一種用于三相電網(wǎng)的并聯(lián)型有源電力濾波器的電流采集單元和電壓采集單元結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的一種用于三相電網(wǎng)的并聯(lián)型有源電力濾波器的IGBT驅(qū)動(dòng)單元系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖4是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的一種用于三相電網(wǎng)的并聯(lián)型有源電力濾波器的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖5是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的一種采用本發(fā)明思想構(gòu)建的一種用于三相電網(wǎng)的并聯(lián)型有源電力濾波器的并網(wǎng)接入單元系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下將結(jié)合本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的一種采用本發(fā)明思想構(gòu)建的一種用于三相電網(wǎng)的并聯(lián)型有源電力濾波器及其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的一種采用本發(fā)明思想構(gòu)建的一種用于三相電網(wǎng)的并聯(lián)型有源電力濾波器，如附圖1、附圖2、附圖3、附圖4、附圖5所示，包括電流采集單元1、電壓采集單元2、IGBT驅(qū)動(dòng)單元3、IGBT開(kāi)關(guān)單元4以及并網(wǎng)接入單元5，由于本較佳實(shí)施例為一種用于三相電網(wǎng)的并聯(lián)型有源電力濾波器，為此電流采集單元1、電壓采集單元2、IGBT驅(qū)動(dòng)單元3、IGBT開(kāi)關(guān)單元4以及并網(wǎng)接入單元5均包括三條分別與三相電網(wǎng)9的三相相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立的且相同的電路構(gòu)成，其要點(diǎn)在于還包括DSP芯片5、FPGA芯片6、并網(wǎng)接入電流采集單元7以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元8，所述電流采集單元I和電壓采集單元2的輸出分別接入到DSP芯片5的A/D輸入端，所述DSP芯片5用于檢測(cè)電網(wǎng)的諧波信號(hào)和/或無(wú)功電流信號(hào)和/或不平衡電流信號(hào)，并形成與電網(wǎng)的負(fù)載諧波電流和/或無(wú)功電流信號(hào)和/或不平衡電流信號(hào)電流方向相反的指令電流信號(hào)，并輸出到FPGA芯片6，F(xiàn)PGA芯片6根據(jù)指令電流信號(hào)調(diào)制出PWM輸出信號(hào)并輸出到IGBT驅(qū)動(dòng)單元3，并由IGBT驅(qū)動(dòng)單元3驅(qū)動(dòng)IGBT開(kāi)關(guān)單元4形成一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流即補(bǔ)償電流，并經(jīng)并網(wǎng)接入單元5注入到電網(wǎng)中，所述并網(wǎng)接入電流采集單元7采集并網(wǎng)接入單元5輸出的補(bǔ)償電流信號(hào)，并輸出到FPGA芯片6，在本較佳實(shí)施例中，所述FPGA芯片6將該補(bǔ)償電流信號(hào)與指令電流信號(hào)進(jìn)行相位比較，并執(zhí)行鎖相環(huán)計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)FPGA芯片6形成的PWM輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使輸出的補(bǔ)償電流具有正確的相位，所述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元8將采集到的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)傳送給DSP芯片5和/或FPGA芯片6，由DSP芯片5和/或FPGA芯片6根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)作出相應(yīng)的控制動(dòng)作。
[0018]在本較佳實(shí)施例中，如附圖2所示，所述電流采集單元I由電流互感器101和雙運(yùn)放濾波放大單元102構(gòu)成，所述電流互感器感101應(yīng)到的負(fù)載電流信號(hào)經(jīng)雙運(yùn)放濾波放大單元102濾波放大處理后形成單純的負(fù)載諧波電流信號(hào)輸出到DSP芯片5的A/D輸入端；在本較佳實(shí)施例中，如附圖2所示，所述電壓采集單元2由電壓互感器201和雙運(yùn)放濾波放大單元202構(gòu)成，所述電壓互感器201感應(yīng)到的負(fù)載電壓信號(hào)經(jīng)雙運(yùn)放濾波放大單元202濾波放大處理后形成單純的負(fù)載基波電壓信號(hào)輸出到DSP芯片5的A/D輸入端；
在本較佳實(shí)施例中，如附圖3所示，IGBT驅(qū)動(dòng)單元3包括與非門電路301、IGBT驅(qū)動(dòng)芯片302以及隔離變壓器303，所述與非門電路301的輸入端與FPGA芯片6的輸出端聯(lián)接，接受FPGA芯片6根據(jù)指令電流信號(hào)調(diào)制出的PWM輸出信號(hào)，所述PWM輸出信號(hào)經(jīng)與非門電路301整形輸出進(jìn)入IGBT驅(qū)動(dòng)芯片302形成IGBT開(kāi)關(guān)單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述IGBT開(kāi)關(guān)單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)隔離變壓器輸出到IGBT開(kāi)關(guān)單元4的驅(qū)動(dòng)端；
在本較佳實(shí)施例中，所述IGBT驅(qū)動(dòng)芯片302集成過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、軟關(guān)斷的功能，并具有軟關(guān)斷輸入端，所述軟關(guān)斷輸入端通過(guò)第一控制線304與FPGA芯片6的控制輸出端聯(lián)接；
在本較佳實(shí)施例中，所述并網(wǎng)接入單元5包括低通濾波分單元501和電抗器502，所述低通濾波分單元501用以濾掉IGBT開(kāi)關(guān)單元形成的高頻開(kāi)關(guān)諧波，低通濾波分單元501的輸出與電抗器502連接，并經(jīng)所述電抗器502輸出到三相電網(wǎng)9 ；
在本較佳實(shí)施例中，所述并網(wǎng)接入單元5還包括接觸器503，所述接觸器503串接電抗器502至三相電網(wǎng)9的回路上。所述接觸器503包括控制端，所述控制端通過(guò)第二控制線504連接至FPGA芯片6的一控制信號(hào)輸出端；
在本較佳實(shí)施例中，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元8包括IGBT開(kāi)關(guān)單元的散熱器溫度傳感器801、IGBT開(kāi)關(guān)單元的工作狀態(tài)傳感器802、IGBT開(kāi)關(guān)單元的直流母線過(guò)流過(guò)壓傳感器803、接觸器溫度傳感器804、系統(tǒng)散熱風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)傳感器805,以及由與每一傳感器 對(duì)應(yīng)的雙運(yùn)放濾波調(diào)理電路構(gòu)成的雙運(yùn)放濾波調(diào)理單元806。
[0019]在本較佳實(shí)施例中，還包括人機(jī)界面10，所述人機(jī)界面10為一觸屏，其通過(guò)485接口與DSP芯片5和/或FPGA芯片6通信，所述人機(jī)界面10用以顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)、各個(gè)指標(biāo)的參數(shù)波形。
[0020]在本較佳實(shí)施例中，還包括對(duì)外通訊接口 11，所述對(duì)外通訊接口采用標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，以提供與上層控制系統(tǒng)的連接以及并機(jī)運(yùn)行的通道。
【權(quán)利要求】
1.一種并聯(lián)型有源電力濾波器，包括電流采集單元、電壓采集單元、IGBT驅(qū)動(dòng)單元、IGBT開(kāi)關(guān)單元以及并網(wǎng)接入單元，其特征在于還包括DSP芯片、FPGA芯片、并網(wǎng)接入電流采集單元以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元，所述電流采集單元和電壓采集單元的輸出分別接入到DSP芯片的A/D輸入端，所述DSP芯片用于電網(wǎng)的檢測(cè)諧波信號(hào)和/或無(wú)功電流信號(hào)和/或不平衡電流信號(hào)，并形成與電網(wǎng)的負(fù)載諧波電流和/或無(wú)功電流信號(hào)和/或不平衡電流信號(hào)電流方向相反的指令電流信號(hào)，并輸出到FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片根據(jù)指令電流信號(hào)調(diào)制出PWM輸出信號(hào)并輸出到IGBT驅(qū)動(dòng)單元，并由IGBT驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)IGBT開(kāi)關(guān)單元形成一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流即補(bǔ)償電流，并經(jīng)并網(wǎng)接入單元注入到電網(wǎng)中，所述并網(wǎng)接入電流采集單元采集并網(wǎng)接入單元輸出的補(bǔ)償電流信號(hào)，并輸出到FPGA芯片，至少FPGA芯片將該補(bǔ)償電流信號(hào)與指令電流信號(hào)進(jìn)行相位比較，并執(zhí)行鎖相環(huán)計(jì)算并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)FPGA芯片形成的PWM輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使輸出的補(bǔ)償電流具有正確的相位，所述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元將采集到的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)傳送給DSP芯片和/或FPGA芯片，由DSP芯片和/或FPGA芯片根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)作出相應(yīng)的控制動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于所述電流采集單元由電流互感器和雙運(yùn)放濾波放大單元構(gòu)成，所述電流互感器感應(yīng)到的負(fù)載電流信號(hào)經(jīng)雙運(yùn)放濾波放大單元濾波放大處理后形成單純的負(fù)載諧波電流信號(hào)輸出到DSP芯片的A/D輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于所述電壓采集單元由電壓互感器和雙運(yùn)放濾波放大單元構(gòu)成，所述電壓互感器感應(yīng)到的負(fù)載電壓信號(hào)經(jīng)雙運(yùn)放濾波放大單元濾波放大處理后形成單純的負(fù)載基波電壓信號(hào)輸出到DSP芯片的A/D輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于所述IGBT驅(qū)動(dòng)單元包括與非門電路、IGBT驅(qū)動(dòng)芯片以及隔離變壓器，所述與非門電路的輸入端與FPGA芯片的輸出端聯(lián)接，接受FPGA芯片根據(jù)指令電流信號(hào)調(diào)制出的PWM輸出信號(hào)，所述PWM輸出信號(hào)經(jīng)與非門電路整形輸出進(jìn)入IGBT驅(qū)動(dòng)芯片形成IGBT開(kāi)關(guān)單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述IGBT開(kāi)關(guān)單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)隔離變壓器輸出到IGBT開(kāi)關(guān)單元的驅(qū)動(dòng)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于所述IGBT驅(qū)動(dòng)芯片集成過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、軟關(guān)斷的功能，并具有軟關(guān)斷輸入端，所述軟關(guān)斷輸入端通過(guò)第一控制線與FPGA芯片的控制輸出端聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于所述并網(wǎng)接入單元包括低通濾波分單元和電抗器，所述低通濾波分單元用以濾掉IGBT開(kāi)關(guān)單元形成的高頻開(kāi)關(guān)諧波，低通濾波分單元的輸出與電抗器連接，并經(jīng)所述電抗器輸出到三相電網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于所述并網(wǎng)接入單元還包括接觸器，所述接觸器串接電抗器至三相電網(wǎng)的回路上，所述接觸器包括控制端，所述控制端通過(guò)第二控制線連接至FPGA芯片的一控制信號(hào)輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)采集單元包括IGBT開(kāi)關(guān)單元的散熱器溫度傳感器、IGBT開(kāi)關(guān)單元的工作狀態(tài)傳感器、IGBT開(kāi)關(guān)單元的直流母線過(guò)流過(guò)壓傳感器、接觸器溫度傳感器、系統(tǒng)散熱風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)傳感器，以及由與每一傳感器一一對(duì)應(yīng)的雙運(yùn)放濾波調(diào)理電路構(gòu)成的雙運(yùn)放濾波調(diào)理單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)型有源電力濾波器，其特征在于還包括人機(jī)界面，所述人機(jī)界面為一觸屏，其通過(guò)485接口與DSP芯片和/或FPGA芯片通信，所述人機(jī)界面用以顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)、各個(gè)指標(biāo)的參數(shù)波形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)型有源 電 力濾波器，其特征在于還包括對(duì)外通訊接口，所述對(duì)外通訊接口采用標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，以提供與上層控制系統(tǒng)的連接以及并機(jī)運(yùn)行的通道。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK103683290SQ201310691694
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】呂韜, 劉賢斌, 徐言順, 李德紅 申請(qǐng)人:深圳市三和電力科技有限公司