CN101282043A - 一种新型电力滤波器 - Google Patents

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李世光
桑志锋
高正中
毛文沛
卢浩
高庆地
吴昊
刘鼎立
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Abstract

本发明公开一种新型电力滤波器，属于电力设备领域，包括数字信号处理器DSP I，数字信号处理器DSP I与A/D转换器和IGBT全桥PWM变流电路电连接，A/D转换器与传感器电连接，IGBT全桥PWM变流电路与母线电路相连接，数字信号处理器DSP I还与可编程逻辑器件CPLD电连接，可编程逻辑器件CPLD与数字信号处理器DSP II电连接，数字信号处理器DSP II与人机接口电路和通信接口电路电连接。其能够实现对未产生畸变或产生畸变的电网进行准确、快速的谐波分析及抑制和无功功率补偿功能。

Description

一种新型电力滤波器
技术领域
本发明涉及一种用于电力供电***的实时在线谐波含量分析、并实现动态抑制谐波含量、补偿无功功率的电力电子谐波治理装置。
背景技术
目前，工业现场应用的有源电力滤波器由单片机芯片或低速数字信号处理芯片作为数据处理和控制核心，通过对电网三相信号的采集和处理，控制变流电路产生相应的电信号回馈到电网，从而达到抑制谐波、补偿无功功率的目的。但是这种电力滤波器在电网的三相电压中某相或多相产生畸变后，会引起三相电压的不对称，使用这种传统的有源滤波器后不能完成将谐波含量和无功功率准确、快速地分析、计算出来，从而导致变流电路产生错误地谐波和无功功率的补偿信号，使得电网的污染加剧。
发明内容
为了克服现有的有源电力滤波器不能完成对畸变的三相电源进行准确和快速地分析和抑制问题，本发明提供一种新型电力滤波器，其能够实现对未产生畸变或产生畸变的电网进行准确、快速的谐波分析及抑制和无功功率补偿功能。
其技术方案是：
一种新型电力滤波器，包括数字信号处理器DSP I，数字信号处理器DSP I与A/D转换器和IGBT全桥PWM变流电路电连接，A/D转换器与传感器电连接，IGBT全桥PWM变流电路与母线电路相连接，数字信号处理器DSP I还与可编程逻辑器件CPLD电连接，可编程逻辑器件CPLD与数字信号处理器DSP II电连接，数字信号处理器DSP II与人机接口电路和通信接口电路电连接。
上述数字信号处理器DSP I内设置有谐波治理和无功功率补偿的控制CPU芯片，数字信号处理器DSP II内设置有谐波含量分析和LCD显示的控制电路。
上述数字信号处理器DSP I与A/D转换器I和A/D转换器II电连接，A/D转换器I与温度传感器和电网侧的电流传感器电连接，A/D转换器I与温度传感器和电流传感器之间各设置有一个信号调理电路；A/D转换器II与负载侧的电流传感器和电压传感器电连接，A/D转换器II与电流传感器和电压传感器之间各设置有一个信号调理电路。
上述数字信号处理器DSP I与IGBT全桥PWM变流电路之间依次设置有光电隔离电路和驱动保护电路。
上述IGBT全桥PWM变流电路通过隔离电抗器与母线电路电连接。
上述人机接口电路包括LCD显示电路和触摸屏控制电路，触摸屏采用四线电阻式触摸屏。
上述通信接口电路包括RS485通信接口、以太网通信接口和USB接口。
上述信号调理电路包括放大单元、滤波单元和锁相环单元。
上述电流传感器和电压传感器采用霍尔传感器。
本发明的有益效果是：当该滤波器用于电力供电***时，可实时在线对谐波含量进行分析，并实现动态抑制谐波含量、补偿无功功率，能够消除谐波造成的电网污染，提高供电***质量。
附图说明
附图1为本发明的电路原理框图；
附图2为本发明所述信号调理电路的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图1、2对本发明作进一步详细说明：如附图1所示，一种新型电力滤波器，包括数字信号处理器DSP I，数字信号处理器DSP I内设置有谐波治理和无功功率补偿的控制CPU芯片，数字信号处理器DSP I与A/D转换器I、A/D转换器II和IGBT全桥PWM变流电路电连接，数字信号处理器DSP I还与可编程逻辑器件CPLD电连接，可编程逻辑器件CPLD与数字信号处理器DSP II电连接，数字信号处理器DSP II内设置有谐波含量分析和LCD显示的控制电路，数字信号处理器DSP II与人机接口电路和通信接口电路电连接。A/D转换器I通过信号调理电路与温度传感器电连接，通过信号调理电路与电网侧的电流传感器电连接；A/D转换器II通过信号调理电路与负载侧的电流传感器电连接，通过信号调理电路与负载侧的电压传感器电连接；在IGBT全桥PWM变流电路与数字信号处理器DSPI之间依次设置有驱动保护电路和光电隔离电路，IGBT全桥PWM变流电路通过隔离电抗器与母线电路相连接。
数字信号处理器DSP I和DSP II为高速数字信号处理器MPU，作为数据处理、逻辑控制核心，完成电网回路参数的采集、谐波数据分析，并输出控制电网回路谐波量。其中数字信号处理器DSP I采集电网回路的三相电压、电流数据，采用改进型瞬时无功功率理论算法处理数据，并分析电网回路的谐波含量和无功功率，产生对电网的补偿控制信号，作为变流电路的控制信号，实现对电网谐波治理和无功功率补偿的准确性和快速性。数字信号处理器DSP II采用快速傅立叶算法进行谐波含量的分析，计算各次谐波含量值，并实时显示各次谐波值，同时控制采集数据的传输。
可编程逻辑器件CPLD采用低功耗、高速逻辑控制芯片，作为辅助逻辑控制器件，对三相电压、电流信号的同步检测控制，实现高速逻辑和时序控制，同时可编程逻辑器件CPLD内设置有FLASH存储器，用于存储和传送数字信号处理器DSP I和DSP II之间的交换数据。
电压传感器和电流传感器采用高精度、线性度好的霍尔电压传感器、电流传感器，实现对电压和电流信号的变换。
信号调理电路由放大电路、低通滤波电路、锁相环电路构成，完成对传感器采集的电压或电流信号的放大、滤波处理，及其同步采样、对电网频率的锁相和自动跟踪功能。滤波电路采用有源二阶巴特沃斯低通滤波器。
A/D转换电路采用高速A/D转换器，其采集速度为8000次/秒。
IGBT全桥PWM变流电路在数字信号处理器DSP I控制下实现对电网谐波的实时补偿作用，达到消除高次谐波的目的。采用高性能电路结构将各器件组合在一起，运用成熟、高效地算法来实现数据的分析、处理，从而实现对畸变信号的准确、快速补偿，提高电网质量。
人机接口电路有LCD液晶显示电路和触摸屏控制电路组成，触摸屏采用四线电阻式触摸屏，操作简便。显示采用320x240图形式液晶显示器，可以实时显示控制回路的各相电参数，同时具有参数的曲线、谐波棒图等显示。
光电隔离电路采用光电耦合器，实现变流驱动电路与数字信号处理器DSP控制信号的隔离，提高***的抗干扰能力和工作稳定性、可靠性。
隔离电抗器起到保护IGBT的作用。
通信接口电路包括RS485通信接口、以太网通信接口和USB接口。
当然，本发明的保护范围并不局限于上述实施例，只要是本领域的普通技术人员未经过创造性地改进，就应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种新型电力滤波器，其特征在于：包括数字信号处理器DSP I，数字信号处理器DSP I与A/D转换器和IGBT全桥PWM变流电路电连接，A/D转换器与传感器电连接，IGBT全桥PWM变流电路与母线电路相连接，数字信号处理器DSP I还与可编程逻辑器件CPLD电连接，可编程逻辑器件CPLD与数字信号处理器DSP II电连接，数字信号处理器DSP II与人机接口电路和通信接口电路电连接。
2、根据权利要求1所述的新型电力滤波器，其特征在于所述数字信号处理器DSP I内设置有谐波治理和无功功率补偿的控制CPU芯片，数字信号处理器DSP II内设置有谐波含量分析和LCD显示的控制电路。
3、根据权利要求1或2所述的新型电力滤波器，其特征在于所述数字信号处理器DSP I与A/D转换器I和A/D转换器II电连接，A/D转换器I与温度传感器和电网侧的电流传感器电连接，A/D转换器I与温度传感器和电流传感器之间各设置有一个信号调理电路；A/D转换器II与负载侧的电流传感器和电压传感器电连接，A/D转换器II与电流传感器和电压传感器之间各设置有一个信号调理电路。
4、根据权利要求1所述的新型电力滤波器，其特征在于所述数字信号处理器DSP I与IGBT全桥PWM变流电路之间依次设置有光电隔离电路和驱动保护电路。
5、根据权利要求1或4所述的新型电力滤波器，其特征在于所述IGBT全桥PWM变流电路通过隔离电抗器与母线电路电连接。
6、根据权利要求1所述的新型电力滤波器，其特征在于所述人机接口电路包括LCD显示电路和触摸屏控制电路，触摸屏采用四线电阻式触摸屏。
7、根据权利要求1所述的新型电力滤波器，其特征在于所述通信接口电路包括RS485通信接口、以太网通信接口和USB接口。
8、根据权利要求3所述的新型电力滤波器，其特征在于所述信号调理电路包括放大单元、滤波单元和锁相环单元。
9、根据权利要求3所述的新型电力滤波器，其特征在于所述电流传感器和电压传感器采用霍尔传感器。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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