有源濾波器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了有源濾波器，主要由FPGA主控芯片連接A\D轉換電路組成，所述的FPGA主控芯片內部包括：一級處理電路，連接A\D轉換電路，用于將經過A\D轉換電路轉換為數字信號的采樣數據進行量化處理、數字濾波以及限幅處理；諧波分析電路，連接一級處理電路，用于將一級處理電路輸出的限幅信號進行諧波分析，并將諧波與基波分離；調制電路，連接諧波分析電路，用于以脈寬調制PWM脈沖信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波，整個結構具有補償及時、穩定性高、精確濾除諧波等特點。
【專利說明】有源濾波器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及濾波器領域，具體的說，是有源濾波器。
【背景技術】
[0002]有源濾波器利用可控功率半導體向電網注入與諧波源電流幅值相等相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零達到實時補償諧波電流的目的，現有濾波器由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監視線路中的電流并將模擬電流信號轉換為數字信號并送入高速數字處理器DSP對信號進行處理，將諧波基波分離并以脈沖調制信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖驅動IGBT功率模塊生長電網諧波電流幅值。
[0003]現有的DSP處理芯片是通用的信號處理器，用軟件實現數據處理，由于硬件結構條件限制，主要還是依靠軟件來提取指令執行，基于串行執行的標準，反應時間過長，從而造成處理速度慢，不利于進行及時的諧波消除。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于提供有源濾波器，克服現有技術的不足，利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA主控芯片內部構建的硬件數據處理電路對采樣數據進行量化處理、數字濾波以及限幅處理，再經諧波分析處理并及時以脈寬調制PWM信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT逆變電路，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行及時的補償或抵消，主動消除電力諧波，整個結構具有科學合理、技術先進、補償及時、穩定性高、精確濾除諧波等特點。
[0005]本實用新型通過下述技術方案實現:有源濾波器，主要由FPGA主控芯片連接A\D轉換電路組成；所述的FPGA主控芯片內部設置有一級處理電路、諧波分析電路和調制電路，所述一級處理電路連接A\D轉換電路，所述的諧波分析電路連接一級處理電路，所述的諧波分析電路連接調制電路；
[0006]其中，一級處理電路用于將經過A\D轉換電路轉換為數字信號的采樣數據進行量化處理、數字濾波以及限幅處理；
[0007]諧波分析電路，連接一級處理電路，用于將一級處理電路輸出的限幅信號進行諧波分析，并將諧波與基波分離；
[0008]調制電路，連接諧波分析電路，用于以脈寬調制PWM信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT功率模塊，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波。利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA主控芯片內部由一級處理電路、諧波分析電路、和調制電路所搭載的數據采集處理電路對采樣數據進行量化處理、數字濾波以及限幅處理，再經諧波分析處理并及時以脈寬調制PWM信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT逆變電路，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行及時的補償或抵消，主動消除電力諧波，整個結構具有科學合理、技術先進、補償及時、穩定性高、精確濾除諧波等特點。
[0009]為更好的實現本實用新型，在所述的FPGA主控芯片內還設置有處理電路，所述的處理電路連接諧波分析電路，用于進行各電量參數顯示處理以及人機交互控制處理，并與通訊端口和顯示端口相連接，利用通訊端口與人機交互組件進行溝通，并通過顯示端口將經過FPGA主控芯片處理后的各電量參數輸出到顯示設備上進行顯示。
[0010]為更好的實現本實用新型，還包括與A\D轉換電路相連接的信號處理電路，由電網所采集的電壓信號和負載電流信號經信號處理電路進行信號放大和整形處理以備傳輸到A\D轉換電路進行高速A\D轉換。
[0011 ] 為更好的實現本實用新型，還包括驅動電路，所述的驅動電路連接調制電路，由調制電路所產生的PWM調制脈沖通過驅動電路將PWM脈沖放大到IGBT功率模塊所需的電平。
[0012]為更好的實現本實用新型，還包括逆變電路，所述的逆變電路連接驅動電路，由驅動電路所輸出的PWM脈沖經過逆變電路調制生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流。
[0013]為更好的實現本實用新型，所述的逆變電路采用IGBT逆變電路。IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。較之其他功率管具有驅動功率小、輸出電流大、擊穿電壓高、工作頻率高等優點。
[0014]為更好的實現本實用新型，還包括濾波電路，所述的濾波電路連接逆變電路，利用濾波電路將補償電流中高頻載波電流濾除，使得從濾波電路中注入電網中的補償電流完全為電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流。
[0015]本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
[0016](I)本實用新型克服現有技術的不足，利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA為主控芯片內部構建的硬件數據處理電路對采樣數據進行量化處理、數字濾波以及限幅處理，再經諧波分析處理并及時以脈寬調制PWM信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT逆變電路，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行及時的補償或抵消，主動消除電力諧波，整個結構具有科學合理、技術先進、補償及時、穩定性高、精確濾除諧波等特點。
[0017](2)本實用新型所述的調制電路能夠以脈寬調制PWM脈沖形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，具有噪聲抵抗能力超強且可將噪聲影響降低到最小的優點。
[0018](3)本實用新型所述的逆變電路所用的IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。較之其他功率管具有驅動功率小、輸出電流大、擊穿電壓高、工作頻率高等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型所述的FPGA主控芯片內部設置框圖。[0020]圖2為本實用新型原理框圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0022]實施例:
[0023]本實用新型提出了有源濾波器，如圖1所示，主要由FPGA主控芯片連接A\D轉換電路組成；所述的FPGA主控芯片內部設置有一級處理電路、諧波分析電路和調制電路，所述一級處理電路連接A\D轉換電路，所述的諧波分析電路連接一級處理電路，所述的諧波分析電路連接調制電路；
[0024]其中，一級處理電路用于將經過A\D轉換電路轉換為數字信號的采樣數據進行量化處理、數字濾波以及限幅處理；
[0025]諧波分析電路，連接一級處理電路，用于將一級處理電路輸出的限幅信號進行諧波分析，并將諧波與基波分離；
[0026]調制電路，連接諧波分析電路，用于以脈寬調制PWM信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT功率模塊，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波。利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA主控芯片內部由一級處理電路、諧波分析電路、和調制電路所搭載的數據采集處理電路對采樣數據進行量化處理、數字濾波以及限幅處理，再經諧波分析處理并及時以脈寬調制PWM信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT逆變電路，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行及時的補償或抵消，主動消除電力諧波，整個結構具有科學合理、技術先進、補償及時、穩定性高、精確濾除諧波等特點。
[0027]為更好的實現本實用新型，結合圖1和圖2所示，在所述的FPGA主控芯片內還設置有處理電路，所述的處理電路連接諧波分析電路，用于進行各電量參數顯示處理以及人機交互控制處理，并與通訊端口和顯示端口相連接，利用通訊端口與人機交互組件進行溝通，并通過顯示端口將經過FPGA主控芯片處理后的各電量參數輸出到顯示設備上進行顯
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[0028]為更好的實現本實用新型，結合圖1和圖2所示，還包括與A\D轉換電路相連接的信號處理電路，由電網所采集的電壓信號和負載電流信號經信號處理電路進行信號放大和整形處理以備傳輸到A\D轉換電路進行高速A\D轉換。
[0029]為更好的實現本實用新型，結合圖1和圖2所示，還包括驅動電路，所述的驅動電路連接調制電路，由調制電路所產生的PWM調制脈沖通過驅動電路將PWM脈沖放大到IGBT功率模塊所需的電平。
[0030]為更好的實現本實用新型，結合圖1和圖2所示，還包括逆變電路，所述的逆變電路連接驅動電路，由驅動電路所輸出的PWM脈沖經過逆變電路調制生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流。
[0031]為更好的實現本實用新型，結合圖1和圖2所示，所述的逆變電路采用IGBT逆變電路。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。較之其他功率管具有驅動功率小、輸出電流大、擊穿電壓高、工作頻率高等優點。
[0032]為更好的實現本實用新型，結合圖1和圖2所示，還包括濾波電路，所述的濾波電路連接逆變電路，利用濾波電路將補償電流中高頻載波電流濾除，使得從濾波電路中注入電網中的補償電流完全為電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流。
[0033]本實用新型克服現有技術的不足，利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA為主控芯片內部構建的硬件數據處理電路對采樣數據進行量化處理、數字濾波以及限幅處理，再經諧波分析處理并及時以脈寬調制PWM信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT逆變電路，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行及時的補償或抵消，主動消除電力諧波，整個結構具有科學合理、技術先進、補償及時、穩定性高、精確濾除諧波等特點。
[0034]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.有源濾波器，其特征在于:主要由FPGA主控芯片連接A\D轉換電路組成；所述的FPGA主控芯片內部設置有一級處理電路、諧波分析電路和調制電路，所述一級處理電路連接A\D轉換電路，所述的諧波分析電路連接一級處理電路，所述的諧波分析電路連接調制電路； 其中，一級處理電路用于將經過A\D轉換電路轉換為數字信號的采樣數據進行量化處理、數字濾波以及限幅處理； 諧波分析電路，連接一級處理電路，用于將一級處理電路輸出的限幅信號進行諧波分析，并將諧波與基波分離； 調制電路，連接諧波分析電路，用于以脈寬調制PWM信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT功率模塊，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波。
2.根據權利要求1所述的有源濾波器，其特征在于:在所述的FPGA主控芯片內還設置有微處理器，所述的微處理器連接諧波分析電路； 其中，微處理器用于進行各電量參數顯示處理以及人機交互控制處理，并與通訊端口和顯示端口相連接。
3.根據權利要求1所述的有源濾波器，其特征在于:還包括與A\D轉換電路相連接的信號處理電路。
4.根據權利要求1所述的有源濾波器，其特征在于:還包括驅動電路，所述的驅動電路連接調制電路。
5.根據權利要求4所述的有源濾波器，其特征在于:還包括逆變電路，所述的逆變電路連接驅動電路。
6.根據權利要求5所述的有源濾波器，其特征在于:所述的逆變電路采用IGBT逆變電路。
7.根據權利要求5所述的有源濾波器，其特征在于:還包括濾波電路，所述的濾波電路連接逆變電路。
【文檔編號】H02J3/01GK203707781SQ201420110445
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月12日 優先權日:2014年3月12日
【發明者】夏文紅 申請人:興盛電器股份有限公司