一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，包括顯示器、主控制板、第一從控制板、第二從控制板、第三從控制板、電壓傳感器和電流傳感器，所述主控制板分別和顯示器、電壓傳感器、電流傳感器相連接，主控制板還分別和第一、第二、第三從控制板相連接。本實(shí)用新型針對(duì)工業(yè)場(chǎng)合都是三相負(fù)載，利用FPGA的高速并行處理能力，實(shí)行三相模塊化控制，對(duì)三相諧波電流進(jìn)行并行檢測(cè)和處理，減小計(jì)算周期，增加一定時(shí)間內(nèi)諧波檢測(cè)次數(shù)，提高檢測(cè)精度、滿足各種負(fù)載需求。
【專利說明】一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開了一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，具體涉及一種諧波提取算法，屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)品及其電能質(zhì)量檢測(cè)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]有源電力濾波器(APF)作為一種能動(dòng)態(tài)抑制諧波電流的電力電子裝置而廣泛關(guān)注。APF的補(bǔ)償性能優(yōu)劣與其所采用的控制算法有很大關(guān)系。
[0003]傳統(tǒng)的檢測(cè)邏輯是A相、B相、C相按順序分別檢測(cè)，然后按順序輸出電流，這就造成了處理器運(yùn)算過程中的計(jì)算延時(shí)，導(dǎo)致計(jì)算效率低下，并且影響了結(jié)果的實(shí)時(shí)性。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中常用的傳統(tǒng)算法時(shí)間花費(fèi)比較大，檢測(cè)速度低，整體的諧波跟蹤效果也不理想?；贔PGA的模塊化并行處理的控制方法，比傳統(tǒng)的算法更加節(jié)約時(shí)間，因此提聞了檢測(cè)速度，提聞?wù)w的諧波跟蹤效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，更靈活的、模塊化的、更快速的諧波補(bǔ)償辦法，更好的適應(yīng)電網(wǎng)和各種負(fù)載特性，補(bǔ)償電網(wǎng)電流中的諧波電流。
[0006]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，包括顯不器、主控制板、第一從控制板、第二從控制板、第三從控制板、電壓傳感器和電流傳感器，所述主控制板分別和顯示器、電壓傳感器、電流傳感器相連接，主控制板還分別和第一、第二、第三從控制板相連接；所述主控制板上設(shè)置有主控制器，具體包括:數(shù)據(jù)采集模塊、電網(wǎng)電壓鎖相模塊、DFT控制器、三相滑動(dòng)窗DFT模塊、三相基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊和通信接口，所述電壓傳感器和電流傳感器分別和數(shù)據(jù)采集模塊相連接，數(shù)據(jù)采集模塊分別和電網(wǎng)電壓鎖相模塊、DFT控制器相連接，DFT控制器分別和三相滑動(dòng)窗DFT模塊相連接，三相滑動(dòng)窗DFT模塊依次對(duì)應(yīng)的和三相基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊相連接，三相基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊分別和通信接口相連接；所述主控制器用于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諧波和無功檢測(cè)、電網(wǎng)電壓鎖相、電流基準(zhǔn)產(chǎn)生、電壓電流控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生和硬件封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0008]所述第一、第二、第三從控制板上均設(shè)置有從控制器，具體包括:從控制器數(shù)據(jù)采集模塊、從控制器通信接口、電壓環(huán)控制器、電流環(huán)控制器、保護(hù)模塊和調(diào)制模塊，所述從控制器數(shù)據(jù)采集模塊和電壓傳感器相連接，從控制器數(shù)據(jù)采集模塊還依次和電壓環(huán)控制器、電流環(huán)控制器、調(diào)制模塊相連接，所述保護(hù)模塊也和調(diào)制模塊相連接，調(diào)制模塊的輸出端分別和三個(gè)單相SPWM模塊相連接，所述從控制器通信接口和主控制板上的通信接口相連接，從控制器通信接口還經(jīng)過電流環(huán)控制器和調(diào)制模塊相連接；所述從控制器用于實(shí)現(xiàn)控制功率器件的開通與關(guān)斷以及繼電器的吸合與釋放。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電網(wǎng)電壓鎖相模塊包括四個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局復(fù)位信號(hào)、三相電壓的數(shù)字信號(hào)和外部接口模塊，所述輸出端分別連接輸出結(jié)果端口和當(dāng)前該模塊的運(yùn)行狀態(tài)輸出端口。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述三相滑動(dòng)窗DFT模塊包括六個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、負(fù)載側(cè)電流輸入、滑動(dòng)窗DFT數(shù)據(jù)更新、MCU和硬件接口間的RAM接口，所述輸出端分別連接滑動(dòng)窗DFT結(jié)束標(biāo)志位、k次諧波的幅值輸出、k次諧波的相角值輸出。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述三相基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊為諧波合成控制器，具體包括七個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、k次諧波的幅值輸入、k次諧波的相角值輸入、鎖相環(huán)輸出的相角度、直流母線的基準(zhǔn)輸出、諧波合成器開始指令輸入端，所述輸出端分別連接諧波合成器合成結(jié)束標(biāo)志位、合成算法產(chǎn)生的Irefn_H輸出端。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述從控制板上的電壓環(huán)控制器為電壓PID控制器，具體包括四個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、直流母線電容的基準(zhǔn)電壓輸入端、直流側(cè)電容電壓輸入端，所述輸出端分別連接結(jié)束算法標(biāo)志位、電壓PID算法的輸出端。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述從控制板上的電流環(huán)控制器為電流PID控制器，具體包括五個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、諧波合成輸入端、三相三電平輸出電流采樣值輸入端、電流PID計(jì)算開始標(biāo)志位，所述輸出端分別連接結(jié)束算法標(biāo)志位、電流PID算法的輸出端。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述單相SPWM模塊包括五個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、單相電流調(diào)節(jié)器的輸入端、調(diào)節(jié)器的狀態(tài)信號(hào)輸入端、保護(hù)信號(hào)輸入端，所述輸出端連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端。
[0015]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，針對(duì)工業(yè)場(chǎng)合都是三相負(fù)載，利用FPGA的高速并行處理能力，實(shí)行三相模塊化控制，對(duì)三相諧波電流進(jìn)行并行檢測(cè)和處理，減小計(jì)算周期，增加一定時(shí)間內(nèi)諧波檢測(cè)次數(shù)，提高檢測(cè)精度、滿足各種負(fù)載需求。本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果:
[0016]I)模塊化APF,模塊配有一個(gè)從控制器,模塊主電路是H橋；每個(gè)APF模塊之間相互獨(dú)立，方便容量擴(kuò)充；可以很容易實(shí)現(xiàn)并聯(lián)、串聯(lián)等；
[0017]2)集中控制；各相相互獨(dú)立，由主控制器對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行控制，系統(tǒng)可靠性高；
[0018]3)支持熱插拔；每個(gè)獨(dú)立的APF都可以實(shí)時(shí)并入電網(wǎng)和脫離電網(wǎng)；
[0019]4)每相都有一個(gè)相互獨(dú)立的“單相”APF，對(duì)于每個(gè)單相的APF都配有一個(gè)控制器，三相的控制器由中央主控制器進(jìn)行集中控制；
[0020]5)采用FPGA高速處理器，高速AD裝換芯片，提高檢測(cè)速度和電流跟蹤性能，改善濾波器濾波特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是系統(tǒng)總體框架示意圖。
[0022]圖2是主控制器原理框圖。
[0023]圖3是電網(wǎng)電壓鎖相環(huán)模塊。
[0024]圖4是電網(wǎng)電壓鎖相環(huán)模塊時(shí)序圖。
[0025]圖5是為滑動(dòng)窗DFT原理圖。
[0026]圖6是DFT時(shí)序圖。
[0027]圖7是諧波合成控制器原理圖。
[0028]圖8是諧波合成時(shí)序圖。
[0029]圖9是從控制器原理框圖。
[0030]圖10是電壓PID原理圖。
[0031]圖11是電壓PID時(shí)序圖。
[0032]圖12是電流PID原理圖。
[0033]圖13是電流PID時(shí)序圖。
[0034]圖14是單相SPWM模塊。
[0035]圖15是SPWM調(diào)制時(shí)序圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0037]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本實(shí)用新型中涉及到的相關(guān)模塊及其實(shí)現(xiàn)的功能是在改進(jìn)后的硬件及其構(gòu)成的裝置、器件或系統(tǒng)上搭載現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議就可實(shí)現(xiàn)，并非是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。例如，改進(jìn)后的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)依然可以通過裝載現(xiàn)有的軟件操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)該硬件系統(tǒng)的特定功能。因此，可以理解的是，本實(shí)用新型的創(chuàng)新之處在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中硬件模塊的改進(jìn)及其連接組合關(guān)系，而非僅僅是對(duì)硬件模塊中為實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能而搭載的軟件或協(xié)議的改進(jìn)。
[0038]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本實(shí)用新型中提到的相關(guān)模塊是用于執(zhí)行本申請(qǐng)中所述操作、方法、流程中的步驟、措施、方案中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的硬件設(shè)備。所述硬件設(shè)備可以為所需的目的而專門設(shè)計(jì)和制造，或者也可以采用通用計(jì)算機(jī)中的已知設(shè)備或已知的其他硬件設(shè)備。所述通用計(jì)算機(jī)有存儲(chǔ)在其內(nèi)的程序選擇性地激活或重構(gòu)。
[0039]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本實(shí)用新型的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0040]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0041]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0042]系統(tǒng)總體框架示意圖如圖1所示，F(xiàn)PGA的主、從核心控制器是整個(gè)控制部分的核心，其所需實(shí)現(xiàn)功能包括計(jì)算負(fù)載諧波和無功、APF補(bǔ)償電流控制、系統(tǒng)保護(hù)功能、用戶界面交互。
[0043]主控制器原理框圖如圖2所示，主控制器實(shí)現(xiàn)核心算法，直接由FPGA配置的硬件實(shí)現(xiàn)，以減少延時(shí)；該模塊實(shí)現(xiàn)APF的核心功能，包括電網(wǎng)諧波和無功檢測(cè)、電網(wǎng)電壓鎖相、電流基準(zhǔn)產(chǎn)生。該硬件模塊中的各個(gè)小模塊間并行執(zhí)行，模塊間有適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌?。主控制器是基于FPGA的數(shù)字控制器，其硬件模塊主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、電網(wǎng)電壓鎖相模塊、滑動(dòng)窗DFT模塊、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊、通信接口等。
[0044]圖2中ea、eb、ec為三相電網(wǎng)電壓，iLa、iLb、iLc為三相負(fù)載電流；兩種信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊后，三相電網(wǎng)電壓輸出至鎖相模塊，用來計(jì)算電網(wǎng)電壓相角，為諧波提取提供相角依據(jù)；三相負(fù)載電流，輸出至DFT控制器、滑動(dòng)窗，輸出三相諧波電流作為基準(zhǔn)電流；
[0045]主控制器在諧波檢測(cè)時(shí)，實(shí)行三相并行處理，以檢測(cè)3次諧波為例，傳統(tǒng)的檢測(cè)邏輯是A相、B相、C相按順序分別檢測(cè)，然后按順序輸出電流；而本實(shí)用新型中，利用FPGA的強(qiáng)大的并行處理能力，對(duì)A相、B相、C相進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)運(yùn)算，輸出結(jié)果也是并行輸出，避免了處理器運(yùn)算過程中的計(jì)算延時(shí)，提高了計(jì)算效率，且提高了結(jié)果的實(shí)時(shí)性。
[0046]主控制器模塊中的電網(wǎng)電壓鎖相環(huán)模塊，如圖3所示，Gclk是全局控制時(shí)鐘，Ullata是來自外部接口模塊的三相電壓的數(shù)字信號(hào)；該信號(hào)和Re_PLL是此模塊和外部接口模塊的接口，用來控制外部采樣速率和時(shí)序，讀取采樣結(jié)果。Reset是全局復(fù)位信號(hào)，其來自FPGA的MCU軟核。和Flag_PLL是電網(wǎng)電壓鎖相環(huán)模塊的輸出結(jié)果和當(dāng)前該模塊的運(yùn)行狀態(tài)；它們是和需要電網(wǎng)相位信息的模塊相連，圖4給出了該模塊的時(shí)序圖。
[0047]主控制器模塊中的滑動(dòng)窗DFT功能是計(jì)算負(fù)載側(cè)電流的基波和諧波頻譜，為諧波合成模塊提供各諧波和基波電流的幅值與相角信息?；瑒?dòng)窗DFT模塊根據(jù)以下算法:
[0048]設(shè)η-1時(shí)刻,滑動(dòng)窗口選中 N個(gè)樣本{x(n-N), x(n-N+l),......，x(n_2)，x(n_l)}；
在時(shí)刻 n,滑動(dòng)窗選中 N 個(gè)樣本為{x(n-N+l), x(n-N+2),......，x (n_2)，x (n_l)，χ (η)};在
n-1時(shí)刻，N點(diǎn)DFT的第k個(gè)頻譜單元和在η時(shí)刻，N點(diǎn)的第k個(gè)頻譜單元的關(guān)系為:

ρπ—
[0049]Xk ] =J~"、lXkO1-]) + x(/i)-x(/1-N)}。
[0050]圖5為滑動(dòng)窗DFT模塊示意圖，DFT_Datan為負(fù)載側(cè)電流輸入值，下標(biāo)代表a、b、c相，In (k)為k次諧波的幅值及Xk+1對(duì)應(yīng)的幅值，Θ n (k)為k次諧波的相角及Xk+1對(duì)應(yīng)的相角值，下標(biāo)代表選擇諧波的個(gè)數(shù)，R.DFT為上級(jí)通知滑動(dòng)窗DFT數(shù)據(jù)已更新，需要進(jìn)行滑動(dòng)窗DFT算法，F(xiàn)lag_DFT為滑動(dòng)窗DFT結(jié)束標(biāo)志位，用來提示滑動(dòng)窗DFT結(jié)束，Reset為全局清O信號(hào)。Flag_re和Conf是和MCU與硬件接口間的RAM的接口，用來配置提取諧波的次數(shù)，時(shí)序圖如圖6。
[0051]通過上面的滑動(dòng)窗DFT算法處理，出來的是一個(gè)幅值和相角，所以需要進(jìn)行合成來產(chǎn)生基準(zhǔn)，用來后級(jí)的使用，圖7為諧波合成控制器，它有幅值和相角輸入引腳，用來連接滑動(dòng)窗DFT產(chǎn)生的幅值和相角輸入；為鎖相環(huán)輸出的相角度；Udc_pi為直流母線輸出的基準(zhǔn)；通過合成算法產(chǎn)生Irefn_H輸出；Flag_DFT為上級(jí)通知諧波合成器開始合成；Flagn_H為諧波合成器合成結(jié)束標(biāo)志位；Reset為全局清O信號(hào)；圖8為諧波合成器的時(shí)序圖。諧波合成后，生產(chǎn)諧波給定信號(hào)，通過通信模塊，輸出至從控制器，由從控制器完成對(duì)給定諧波的電流跟蹤，并驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行輸出電流控制。
[0052]從控制器的原理框圖如圖9所示，從控制器主要包括數(shù)據(jù)采集、電壓環(huán)控制器、電流環(huán)控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生和硬件封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)、調(diào)制、保護(hù)和通信等；三相從控制采用同樣的控制方法，區(qū)別在于輸入從控制器的電網(wǎng)電壓和給定諧波電流不同，其他都相同，這也是本實(shí)用新型主要特點(diǎn)之一，就是模塊化，這種模塊化為擴(kuò)容和并機(jī)提供了極大的方面。
[0053]從控制器中的電壓控制器為電壓PID控制器，如圖10所示，時(shí)序圖如圖11所示；Uref為直流母線電容的基準(zhǔn)電壓；Uin為直流側(cè)電容電壓；Flag_Upi為結(jié)束算法標(biāo)志位；Upi為電壓PID算法的輸出，它用來后級(jí)控制所需要的信號(hào)；ReSet為全局清O信號(hào)。
[0054]電流控制器也為電流PID控制器，如圖12、13所示，Irefn_H為諧波合成輸出端；IL_Datan為三相三電平輸出電流采樣值；Flagn_H為上級(jí)通知電流PID計(jì)算標(biāo)志位；Flagn_Ipi為結(jié)束算法標(biāo)志位；Ipi_n為電流PID算法的輸出，它用來后級(jí)調(diào)制所需要的信號(hào)；Reset為全局清O信號(hào)。
[0055]單相SPWM模塊用來產(chǎn)生主電路開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、實(shí)現(xiàn)保護(hù)信號(hào)封鎖。圖14是FPGA中單相SPWM模塊，輸出有4路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸入有3路信號(hào)。Gclk是系統(tǒng)時(shí)鐘，Reset為全局清O信號(hào)；Ipi是單相電流調(diào)節(jié)器的輸出，F(xiàn)lag_Ipi是調(diào)節(jié)器的狀態(tài)信號(hào)，Ipi和Flag_Ipi和電流調(diào)節(jié)器模塊相接。Reset是全局復(fù)位信號(hào)；Protect分別是信號(hào)。Veate是4路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，和外部驅(qū)動(dòng)板相連接。圖15給出了該模塊的典型時(shí)序圖。每個(gè)單相SPWM模塊控制有源電力濾波器的一相，實(shí)現(xiàn)了三相獨(dú)立控制，互不干擾的目的。
[0056]圖9中，Udc為外部電壓傳感器檢測(cè)的直流側(cè)電壓，用于從控制板模塊的電壓環(huán)控制；通信接口的數(shù)據(jù)輸入為主控制器模塊，通過50M的光纖通信傳送上來的諧波給定、相角等信號(hào)，用于從控制模塊的電流補(bǔ)償和跟蹤環(huán)；保護(hù)信號(hào)為外部模塊檢測(cè)到設(shè)備異常后的輸出信號(hào)，從控制模塊接受到保護(hù)信號(hào)后即刻進(jìn)行保護(hù)措施處理；PWMa\PWMb\PWMc、繼電器控制信號(hào)為從控制器的輸出信號(hào)，用于控制功率器件的開通與關(guān)斷和繼電器的吸合與釋放。
[0057]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其特征在于:包括顯示器、主控制板、第一從控制板、第二從控制板、第三從控制板、電壓傳感器和電流傳感器，所述主控制板分別和顯示器、電壓傳感器、電流傳感器相連接，主控制板還分別和第一、第二、第三從控制板相連接； 所述主控制板上設(shè)置有主控制器，具體包括:數(shù)據(jù)采集模塊、電網(wǎng)電壓鎖相模塊、DFT控制器、三相滑動(dòng)窗DFT模塊、三相基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊和通信接口，所述電壓傳感器和電流傳感器分別和數(shù)據(jù)采集模塊相連接，數(shù)據(jù)采集模塊分別和電網(wǎng)電壓鎖相模塊、DFT控制器相連接，DFT控制器分別和三相滑動(dòng)窗DFT模塊相連接，三相滑動(dòng)窗DFT模塊依次對(duì)應(yīng)的和三相基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊相連接，三相基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊分別和通信接口相連接； 所述第一、第二、第三從控制板上均設(shè)置有從控制器，具體包括:從控制器數(shù)據(jù)采集模塊、從控制器通信接口、電壓環(huán)控制器、電流環(huán)控制器、驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生和硬件封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)、保護(hù)模塊和調(diào)制模塊，所述從控制器數(shù)據(jù)采集模塊和電壓傳感器相連接，從控制器數(shù)據(jù)采集模塊還依次和電壓環(huán)控制器、電流環(huán)控制器、調(diào)制模塊相連接，所述保護(hù)模塊也和調(diào)制模塊相連接，調(diào)制模塊的輸出端分別和三個(gè)單相SPWM模塊相連接，所述從控制器通信接口和主控制板上的通信接口相連接，從控制器通信接口還經(jīng)過電流環(huán)控制器和調(diào)制模塊相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電網(wǎng)電壓鎖相模塊包括四個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局復(fù)位信號(hào)、三相電壓的數(shù)字信號(hào)和外部接口模塊，所述輸出端分別連接輸出結(jié)果端口和當(dāng)前該模塊的運(yùn)行狀態(tài)輸出端口。
3.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述三相滑動(dòng)窗DFT模塊包括六個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端,所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、負(fù)載側(cè)電流輸入、滑動(dòng)窗DFT數(shù)據(jù)更新、MCU和硬件接口間的RAM接口，所述輸出端分別連接滑動(dòng)窗DFT結(jié)束標(biāo)志位、k次諧波的幅值輸出、k次諧波的相角值輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述三相基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊為諧波合成控制器，具體包括七個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、k次諧波的幅值輸入、k次諧波的相角值輸入、鎖相環(huán)輸出的相角度、直流母線的基準(zhǔn)輸出、諧波合成器開始指令輸入端，所述輸出端分別連接諧波合成器合成結(jié)束標(biāo)志位、合成算法產(chǎn)生的輸出端。
5.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述從控制板上的電壓環(huán)控制器為電壓PID控制器，具體包括四個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、直流母線電容的基準(zhǔn)電壓輸入端、直流側(cè)電容電壓輸入端，所述輸出端分別連接結(jié)束算法標(biāo)志位、電壓PID算法的輸出端。
6.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述從控制板上的電流環(huán)控制器為電流PID控制器，具體包括五個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、諧波合成輸入端、三相三電平輸出電流采樣值輸入端、電流PID計(jì)算開始標(biāo)志位，所述輸出端分別連接結(jié)束算法標(biāo)志位、電流PID算法的輸出端。
7.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化并行處理的有源電力濾波器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述單相SPWM模塊包括五個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端,所述輸入端分別連接全局控制時(shí)鐘、全局清零信號(hào)、單相電流調(diào)節(jié)器的輸入端、調(diào)節(jié)器的狀態(tài)信號(hào)輸入端、保護(hù)信號(hào)輸入端，所述輸出端連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK204046171SQ201420359553
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張高玉, 溫小林, 仇志凌, 張東, 芮國(guó)強(qiáng), 張明, 李剛, 楊濤 申請(qǐng)人:南京亞派科技股份有限公司