低壓有源電力濾波器主控板的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力電子技術領域，特別是涉及APF低壓有源電力濾波技術。
【背景技術】
[0002]電網諧波污染問題隨著電力電子技術應用的擴大，如廣泛使用的電子整流器、變頻器、UPS、變頻家電、節能燈、復印機、家用電器等，這些非線性負載會產生大量的諧波電流并注入到電網中，使電網電壓產生畸變，從而使電網諧波問題日益嚴重。這種諧波“污染”不但是影響電力系統安全和電能質量的重要因素，也大大增加了電網損耗，同時對其它用電設備造成干擾，造成電網諧振，引發危險的過壓或過流，導致電氣元件及設備的損壞。
[0003]傳統的無源濾波裝置受系統參數影響大，只能固定補償特定次諧波，容易產生諧振；而現有的電力濾波器受電網參數影響大，不穩定，抗干擾性差等缺點。
【發明內容】
[0004]為解決上述的不足，本實用新型提供一種低壓有源電力濾波器主控板，實現電流的實時動態跟蹤補償，達到近吸收非線性負載所產生的諧波和無功電流的效果。
[0005]本實用新型采用如下技術方案:一種低壓有源電力濾波器主控板，包括:
[0006]核心控制DSP模塊，對外圍電路進行數據檢測、處理與補償控制；
[0007]電網側輸入回路采樣裝置，用于對電網側輸入回路的電流/電壓進行實時動態跟蹤采樣與調理，并傳送至進入所述核心控制DSP模塊內進行處理；
[0008]APF輸出回路采樣裝置，用于對有源電力濾波器的電流進行實時動態跟蹤采樣與調理，并傳送至進入所述核心控制DSP模塊內進行A/D處理；
[0009]直流母線泵升電壓采樣裝置，對有源電力濾波器的直流母線泵升電壓進行實時動態跟蹤采樣與調理，并傳送至進入所述核心控制DSP模塊內進行A/D處理；
[0010]驅動裝置，上述核心控制DSP模塊的PWM補償控制信號通過驅動裝置，進行驅動控制生成補償電流，輸出至有源電力濾波器后，注入電網，達到補償的目的；
[0011]第一存儲電路，用于存儲核心控制DSP模塊所處理的數據；
[0012]優選地，所述電網側輸入回路采樣裝置包括:
[0013]電網側輸入回路取樣霍爾傳感器，用于對電網側輸入回路的電流/電壓進行實時動態跟蹤米樣；
[0014]第一信號調理電路，將上述所采樣的電網側輸入回路的電流信號調理為模擬電壓信號，進入所述核心控制DSP模塊內進行A/D處理；
[0015]同步檢測電路，通過對電網側輸入回路的交流電壓信號進行同步檢測，并送入所述核心控制DSP模塊進行處理，產生電網電壓頻率、相位相同的同步工作脈沖信號以及電網基波倍頻的A/D同步采用啟動信號。
[0016]優選地，所述APF輸出回路采樣裝置包括:
[0017]APF輸出電流取樣霍爾傳感器，用于對有源電力濾波器的電流進行實時動態跟蹤米樣;
[0018]第二信號調理電路，將上述所采樣的有源電力濾波器的電流信號調理為模擬電壓信號，進入所述核心控制DSP模塊內進行A/D處理。
[0019]優選地，所述直流母線泵升電壓采樣裝置包括:
[0020]直流母線泵升電壓取樣霍爾傳感器，對有源電力濾波器的直流母線泵升電壓進行實時動態跟蹤與采樣；
[0021]第三信號調理電路，將上述的直流母線泵升電壓與設定值進行采樣，并將結果傳送至核心控制DSP模塊；核心控制DSP模塊根據采樣值，控制對電網能量的回饋。
[0022]為了獲得核心控制DSP模塊所能處理的模擬電壓，所述第一信號調理電路或第二信號調理電路包括高精度采樣電阻和運放電路:采樣電流通過高精度采樣電阻形成電壓信號，運放電路對電壓信號進行比例放大，獲得模擬電壓，進入所述核心控制DSP模塊內進行A/D處理。
[0023]為了讓使核心控制DSP模塊所輸出的PWM脈寬調制信號轉換成補償電流，輸送至有源電力濾波器，注入電網，達到補償的目的，在PWM脈寬調制信號和有源電力濾波器之間設有驅動裝置。所述驅動裝置包括:
[0024]邏輯門電路，連接于所述核心控制DSP模塊PWM控制信號接口，所述PWM信號經邏輯門電路的邏輯處理后，生成與所述PWM控制信號大小相等，相位相反的開關信號；
[0025]第一光耦隔離電路，連接于上述邏輯門電路的輸出口，對開關信號進行隔離；
[0026]驅動IGBT模塊，上述開關信號驅動IGBT模塊，生成補償電流，輸送至有源電力濾波器，注入電網，達到補償的目的。
[0027]為了保障系統的正常運行，所述IGBT模塊上連接有第二光耦隔離電路，所述IGBT模塊的故障信號通過第二光耦隔離電路反饋至核心控制DSP模塊；核心控制DSP模塊根據所反饋的故障信號，控制低壓有源電力濾波器控制系統的運行。
[0028]為了便于維修人員對系統故障狀態的查詢與維修，所述核心控制DSP模塊連接有LED指示電路，可根據不同的故障狀態點亮對應的LED燈。
[0029]為了實現多級菜單界面管理顯示方式的人機交互，所述核心控制DSP模塊的CAN總線上連接有核心控制ARM7模塊，
[0030]優選地，所述核心控制ARM7模塊連接有串口芯片模塊和第二存儲電路；
[0031]所述核心控制ARM7模塊通過串口芯片模塊與外設的PAN液晶控制板進行串口通訊；
[0032]所述第二存儲電路，用于存儲核心控制ARM7模塊所要處理的數據。
[0033]和現有技術相比，本實用新型具有如下優點:其一，將電網側輸入回路電壓、電流以及有源電力濾波器輸出回路電流，和直流母線泵升電壓進行實時動態跟蹤與檢測，差值比較的方法；通過驅動裝置，進行驅動控制生成補償電流，達到濾除非線性負載所產生的諧波效果；其二，還能濾除非線性負載所產生的無功電流，實時控制能量回饋電網的特點；其三，本實用新型在邏輯門電路與外設的IGBT模塊之間設有第一光耦隔離電路，將開關信號與IGBT模塊的信號進行隔離，提高系統的抗干擾能力，避免誤操作；其四，本實用新型在IGBT模塊上連接有第二光耦隔離電路，IGBT模塊的故障信號通過第二光耦隔離電路反饋至核心控制DSP模塊，如此能實現有源電力濾波器控制系統的智能保護；其五，本實用新型設置有LED指示電路，便于系統故障狀態的查詢與維修；其六，本實用新型設置有液晶屏顯示裝置，能實現多級菜單界面管理顯示方式的人機交互。
【附圖說明】
[0034]圖1是低壓有源電力濾波器主控板的系統結構框圖。
【具體實施方式】
[0035]下面參照【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0036]參照圖1，一種低壓有源電力濾波器主控板，包括:
[0037]核心控制DSP模塊⑴，對外圍電路進行數據檢測、處理與補償控制，在該優選實施方法中，核心控制DSP模塊(I)包含一塊TMS320F28335芯片，該芯片為通用DSP芯片；
[0038]電網側輸入回路采樣裝置(2)，用于對電網側輸入回路的電流/電壓進行實時動態跟蹤采樣與調理，并傳送至進入所述核心控制DSP模塊(I)內進行處理；
[0039]APF輸出回路采樣裝置(3)，用于對有源電力濾波器的電流進行實時動態跟蹤采樣與調理，并傳送至進入所述核心控制DSP模塊(I)內進行A/D處理；
[0040]直流母線泵升電壓采樣裝置(4)，對有源電力濾波器的直流母線泵升電壓進行實時動態跟蹤采樣與調理，并傳送至進入所述核心控制DSP模塊(I)內進行A/D處理；
[0041]驅動裝置(5)，上述核心控制DSP模塊⑴的補償控制信號通過驅動裝置(5)，進行驅動控制生成補償電流，輸出至有源電力濾波器后，注入電網，與電網中的諧波及無功電流相抵消，達到補償的目的；
[0042]第一存儲電路(6)，用于存儲核心控制DSP模塊⑴所處理的數據；
[0043]在該優選實施方法中，采用并聯型APF的經典控制策略，上述核心控制DSP模塊(I)根據對電網側輸入回路電壓、電流以及有源電力濾波器的輸出電流，和直流母線泵升電壓進行實時動態跟蹤與檢測，差值比較處理的方法；計算諧波電流分量、無功電流分量，控制輸出PWM脈寬調制信號；所述PWM信號通過驅動裝置(5)，進行驅動控制生成補償電流，輸出至有源電力濾波器后，注入電網，與電網中的諧波及無功電流相抵消，達到補償的目的。
[0044]參照圖1，在該優選實施方法中，電網側輸入回路采樣裝置(2)包括:
[0045]電網側輸入回路取樣霍爾傳感器(21)，用于對電網側輸入回路的電流/電壓進行實時動態跟蹤米樣；
[0046]第一信號調理電路(22)，將上述所采樣的電網側輸入回路的電流信號調理為模擬電壓信號，進入所述核心控制DSP模塊⑴內進行A/D處理；
[0047]同步檢測電路(23)，通過對電網側輸入回路的交流電壓信號進行同步檢測，并送入所述核心控制DSP模塊(I)進行處理，產生電網電壓頻率、相位相同的同步工作脈沖信號以及電網基波倍頻的A/D同步采用啟動信號。
[0048]參照圖1，在該優選實施方法中，APF輸出回路采樣裝置(3)包括:
[0049]APF輸出電流取樣霍爾傳感器(31)，用于對有源電力濾波器的電流進行實時動態跟蹤米樣；
[0050]第二信號調理電路(32)，將上述所采樣的有源電力濾波器的電流信號調理為模擬電壓信號，進入所述核心控制DSP模塊⑴內進行A/D處理。
[0051]參照圖1，在該優選實施方法中，直流母線泵升電壓采樣裝置(4)包括:
[0052]直流母線泵升電壓取樣霍爾傳感器(41)，對有源電力濾波器的直流母線泵升電壓進行實時動態跟蹤與采樣；
[0053]第三信號調理電路(42)，將上述的直流母線泵升電壓與設定值進行采樣，并將結果傳送至核心控制DSP模塊(I);核心控制DSP模塊(I)根據采樣值，控制對電網能量的回饋。
[0054]參照圖1，在該優選實施方法中，為了獲得核心控制DSP模塊所能處理的模擬電壓，所述第一信號調理電路(22)或第二信號調理電路(32)包括高精度采樣電阻和運放電路:采樣電流通過高精度采樣電阻形成電壓信號，運放電路對電壓信號進行比例放大，獲得O?3.3V模擬電壓，進入所述核心控制DSP模塊(I)內進行A/D處理。
[0055]參照圖1，在該優選實施方法中，為了讓使核心控制DSP模塊所輸出的PWM脈寬調制信號轉換成補償電流，輸送至有源電力濾波器，注入電網，達到補償的目的，在PWM脈寬調制信號和有源電力濾波器之間設有驅動裝置(5)。所述驅動裝置(5)包括:
[0056]邏輯門電路(51)，連接于所述核心控制D