本實(shí)用新型涉及諧波和間諧波補(bǔ)償領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于諧波和間諧波補(bǔ)償?shù)碾pDSP有源電力濾波器。

背景技術(shù)：

隨著新能源技術(shù)以及微電網(wǎng)概念的普及，在為人們帶來了更加方便清潔能源的同時(shí)也給電力系統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)，由電力系統(tǒng)的電力電子化所引發(fā)的電能質(zhì)量問題需要引起人們的廣泛關(guān)注。在這其中，諧波污染是提高電能質(zhì)量需要關(guān)注的的重要方面。目前對(duì)諧波的處理已經(jīng)有比較完善的方法，但是對(duì)于間諧波的處理還有待提高，間諧波是指任何非基波頻率整數(shù)倍的電壓或電流信號(hào)。主要的間諧波源包括高壓直流輸電裝置、電弧爐以及變頻器等電力電子設(shè)備。國內(nèi)外對(duì)間諧波的抑制方法，主要還是采用單調(diào)諧的無源濾波器，現(xiàn)有應(yīng)用于并聯(lián)有源電力濾波器的諧波檢測(cè)及控制方法并不有效適用于間諧波環(huán)境下。所以，在電網(wǎng)中間諧波含量明顯時(shí)，研究SAPF針對(duì)間諧波和諧波的共同檢測(cè)及補(bǔ)償方法具有重要理論價(jià)值和實(shí)際意義。

在電網(wǎng)中補(bǔ)償諧波及間諧波所需容量不確定的情況下，對(duì)于在補(bǔ)償全部諧波容量超過有源電力濾波器額定容量時(shí)，可以利用濾波器有限的容量只針對(duì)對(duì)系統(tǒng)危害較大的幾次諧波進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高濾波器的工作能力和效率，對(duì)提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量具有高效可觀的實(shí)際意義。因此，研究一種應(yīng)用于諧波和間諧波補(bǔ)償?shù)碾pDSP有源電力濾波器，主要涉及一種并聯(lián)型有源電力濾波器在提高電能質(zhì)量方面有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種適用于抗諧波干擾能力強(qiáng)，能夠充分補(bǔ)償諧波和間諧波、并設(shè)置有本地控制和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的一種應(yīng)用于諧波和間諧波補(bǔ)償?shù)碾pDSP有源電力濾波器。

本實(shí)用新型具體采用如下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于諧波和間諧波補(bǔ)償?shù)碾pDSP有源電力濾波器，包括相互連接的主控模塊、主電路模塊、開斷保護(hù)模塊、人機(jī)交互模塊和為各用電模塊供電的電源模塊，所述主控模塊上設(shè)置有雙DSP控制單元、信號(hào)采集調(diào)理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、通信單元和外圍開關(guān)量控制單元，主電路模塊上設(shè)置有IGBT驅(qū)動(dòng)器和逆變電路。

優(yōu)選地，所述雙DSP控制單元包括兩塊主芯片和一個(gè)雙口RAM，其中一主芯片作為算法DSP，另一主芯片作為控制DSP，所述算法DSP采用TMS320F28335芯片，控制DSP采用TMS320F2812芯片。

優(yōu)選地，所述人機(jī)交互模塊包括一塊DGUS串口屏。

優(yōu)選地，所述開斷保護(hù)模塊包括避雷保護(hù)電路和接通保護(hù)電路。

優(yōu)選地，所述信號(hào)采集調(diào)理單元包括連接在電網(wǎng)導(dǎo)線和補(bǔ)償電流輸出導(dǎo)線上的電壓互感器和電流互感器，以及信號(hào)調(diào)理電路。

優(yōu)選地，所述通信單元包括RS232和RS485通信接口電路。

優(yōu)選地，所述IGBT驅(qū)動(dòng)單元包括帶有保護(hù)功能的驅(qū)動(dòng)器，采用SKYPER-32PRO驅(qū)動(dòng)器。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

（1）設(shè)備的主控部分采用雙DSP控制平臺(tái)，可以集成大量算法程序，有利于諧波和間諧波算法的執(zhí)行，同時(shí)內(nèi)嵌的乘法器可以快速處理信號(hào)數(shù)據(jù)，運(yùn)算時(shí)間短，性能穩(wěn)定，工作年限長(zhǎng)；

（2）主電路部分采用帶有保護(hù)功能的驅(qū)動(dòng)器，省略了保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)還附加有溫度檢測(cè)以及電源檢測(cè)等功能，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的簡(jiǎn)潔優(yōu)化設(shè)計(jì)；

（3）裝配有強(qiáng)大的人機(jī)交互界面，利用DGUS屏可以實(shí)現(xiàn)人性化的模塊設(shè)計(jì)，同時(shí)操作界面搭建簡(jiǎn)潔方便，可以為現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員提供方便；

（4）開斷保護(hù)模塊設(shè)置有避雷保護(hù)電路和帶有保護(hù)電阻的開關(guān)組合，確保電路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1為一種應(yīng)用于諧波和間諧波補(bǔ)償?shù)碾pDSP有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2為主控模塊的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3為主電路模塊的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖4為信號(hào)采集模塊的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖5為電壓形成電路及低通濾波電路示意圖。

圖6為通信單元的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖7為RS-232通信接口電路示意圖。

圖8為RS-485通信接口電路示意圖。

其中，1為主控模塊，2為主電路模塊，3為開斷保護(hù)模塊，4為人機(jī)交互模塊，5為電源模塊，6為雙DSP控制單元，7為信號(hào)采集調(diào)理單元，8模數(shù)轉(zhuǎn)換單元,9通信單元,10外圍開關(guān)量控制單元，11為算法DSP，12為控制DSP，13為雙口RAM。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明：

其中，DSP為數(shù)字信號(hào)處理器；RAM為隨機(jī)存儲(chǔ)器。

如圖1-2所示，一種應(yīng)用于諧波和間諧波補(bǔ)償?shù)碾pDSP有源電力濾波器，包括相互連接的主控模塊1、主電路模塊2、開斷保護(hù)模塊3、人機(jī)交互模塊4和為各用電模塊供電的電源模塊5，所述主控模塊上設(shè)置有雙DSP控制單元6、信號(hào)采集調(diào)理單元7、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8、通信單元9和外圍開關(guān)量控制單元10，主電路模塊2上設(shè)置有IGBT驅(qū)動(dòng)器和逆變電路。

雙DSP控制單元6包括兩塊主芯片和一個(gè)雙口RAM13，其中一主芯片作為算法DSP11，另一主芯片作為控制DSP12。其中算法DSP11采用TMS320F28335芯片，控制DSP12采用TMS320F2812芯片，雙口RAM13采用IDT70V24。

算法DSP中固化有諧波和間諧波檢測(cè)分析的算法程序，通過接收模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8輸入的電壓電流信號(hào)，執(zhí)行基于瞬時(shí)無功功率理論的PQ諧波檢測(cè)算法程序，并將需要補(bǔ)償?shù)闹C波和間諧波形成PWM信號(hào)傳送給主電路模塊2進(jìn)行反向補(bǔ)償，同時(shí)，通過雙口RAM13將電壓、電流以及功率等數(shù)據(jù)傳送給控制DSP，再由控制DSP通過通信單元9傳送給上位機(jī)并就地顯示在人機(jī)交互模塊4上。

控制DSP上還連接有外圍開關(guān)量控制單元10，可以檢測(cè)設(shè)備的各開關(guān)量的狀態(tài)，并將狀態(tài)通過控制DSP由通信單元9上傳給上位機(jī)和顯示在人機(jī)交互模塊4上，同時(shí)，由上位機(jī)和人機(jī)交互模塊4進(jìn)行的控制命令也會(huì)通過控制DSP傳送給外圍開關(guān)量控制單元10進(jìn)行執(zhí)行。

模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8包括電壓模數(shù)單元和電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，均設(shè)有6路模擬量差分輸入通道，每路模擬量差分輸入通道設(shè)置有采樣保持器，可同時(shí)采樣后逐個(gè)轉(zhuǎn)換，并按照多種方式靈活輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用ADS8364，電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的主要功能是將電壓轉(zhuǎn)換單元和電流轉(zhuǎn)換單元處理好的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳送給算法DSP，整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換過程在算法DSP的控制下完成。

人機(jī)交互模塊4采用DGUS串口屏，使用軟件DGUS在PC機(jī)上進(jìn)行變量規(guī)劃、界面設(shè)計(jì)。在控制DSP控制下將電壓、電流、功率等信息數(shù)據(jù)傳送到人機(jī)交互單元進(jìn)行顯示，采用多界面操作，可以實(shí)現(xiàn)巡檢人員的現(xiàn)場(chǎng)檢查等操作。

如圖3所示，主電路模塊2包括IGBT驅(qū)動(dòng)單元和逆變器，其中IGBT驅(qū)動(dòng)單元包括帶有保護(hù)功能的驅(qū)動(dòng)器和散熱器，逆變器采用IGBT功率單元構(gòu)成三相橋式電路，其中驅(qū)動(dòng)器采用SKYPER-32PRO驅(qū)動(dòng)器。

如圖4-5所示，信號(hào)采集調(diào)理單元7包括連接在電網(wǎng)導(dǎo)線和補(bǔ)償電流輸出導(dǎo)線上的電壓互感器和電流互感器，以及信號(hào)調(diào)理電路，所述信號(hào)調(diào)理電路包括電壓變換電路、電流變換電路。其中，所述電壓變換電路包括基于運(yùn)算放大器的線性衰減電路和低通濾波電路，所述電流變換電路包括電壓形成電路和低通濾波電路。

如圖6-8所示，通信單元9包括RS232通信接口電路和RS485通信接口電路。在RS-485電路中采用了高速光耦6N137實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離傳輸，防止外部信號(hào)對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)的電磁干擾，提高了裝置整體的穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

該應(yīng)用于諧波和間諧波補(bǔ)償?shù)碾pDSP有源電力濾波器的工作原理為：首先利用信號(hào)采集調(diào)理單元7中的電壓互感器和電流互感器對(duì)電網(wǎng)導(dǎo)線上的電壓電流信號(hào)以及補(bǔ)償輸出導(dǎo)線上的電流信號(hào)進(jìn)行采集，將采集到的電壓電流信號(hào)傳送到信號(hào)調(diào)理電路，利用里面基于運(yùn)算放大器的線性衰減電路、電壓形成電路和低通濾波電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，形成能夠進(jìn)行處理的信號(hào)傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8進(jìn)行數(shù)字量轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量傳送到算法DSP11上。算法DSP11中固化有諧波和間諧波檢測(cè)分析的算法程序，通過接收模數(shù)轉(zhuǎn)換單元8輸入的數(shù)字信號(hào)，執(zhí)行基于瞬時(shí)無功功率理論的PQ諧波檢測(cè)算法程序，并將需要補(bǔ)償?shù)闹C波和間諧波形成PWM信號(hào)傳送給主電路模塊2進(jìn)行反向補(bǔ)償，同時(shí)，通過雙口RAM13將電壓、電流以及功率等數(shù)據(jù)傳送給控制DSP12，再由控制DSP12通過通信單元9和人機(jī)交互模塊4，有人機(jī)交互模塊4實(shí)現(xiàn)本地實(shí)時(shí)操作，方便巡檢人員操作，傳送給通信單元9的信號(hào)分別通過RS232接口和RS485接口將信息傳送給上位機(jī)和遠(yuǎn)程控制中心。由算法DSP11直接傳送的PWM信號(hào)首先傳送給主電路模塊2的IGBT驅(qū)動(dòng)單元，由驅(qū)動(dòng)單元控制逆變器完成補(bǔ)償電流的形成，并通過開斷保護(hù)模塊3傳送回電網(wǎng)端對(duì)非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波和間諧波進(jìn)行補(bǔ)償。

當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。