基于FPGA的有源滤波装置中的测控电路制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于FPGA的有源滤波装置中的测控电路，包括：DSP处理器模块、FPGA处理器模块、A/D采样单元、控制信号输出及输入电路、同步检测电路；且针对有源滤波装置的工作特点，将无功电流检测与直流侧电压控制这两个测控功有DSP处理器模块和FPGA处理器模块分别实现，保证了有源滤波装置的工作可靠性；并且发挥了FPGA处理器模块的并行处理的特点，保证了计算速度；由DSP处理器模块中的PWM单元实现对有源滤波装置的PWM控制信号的生产，保证了控制的完全数字化实现；通过触摸屏实现了有源滤波装置的人机接口，比传统的键盘和显示屏的方式更加直观，操作更加便捷。

Measurement and control circuit in active filter device based on FPGA

The utility model relates to a control circuit of active power filter based on FPGA includes a DSP processor module, FPGA processor module, A/D sampling unit, control signal output and input circuit, synchronous detection circuit; and according to the characteristics of active power filter, the DC side voltage reactive current detection and control of the two control power DSP processor module and FPGA processor module respectively, to ensure the reliability of the active filtering device; and played a parallel processing characteristic of FPGA processor module, ensure the calculation speed; by the PWM unit of DSP processor module in the realization of active power filter PWM control signal production, to ensure complete control digital implementation; through the touch screen to realize man-machine interface of active power filter, more direct than the traditional keyboard and display mode The operation is more convenient.

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的有源滤波装置中的测控电路
本技术属于一种电力电子设备应用
，涉及有源滤波装置的测控电路设计。
技术介绍
随着电网中整流器、变频调速装置以及各种以开关方式工作的电力电子装置的不断增加，这些负荷的非线性、冲突性和不平衡性的用电特性，使得电力系统中电压、电流发生畸变，电网中的谐波含量大大增加。这些典型的非线性负荷从电网吸收或注入谐波电流，从而导致电网的功率因数降低、电网电压波形发生畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题。因此谐波与闪变问题受到了越来越多的关注。为了提高电能质量，改善电网中的谐波与闪变污染问题，有源电力滤波器以其良好的动态响应速度和补偿特性在电力系统得到了一定的应用。测控电路作为静止有源滤波装置的核心设备，其性能决定整个有源电力滤波装置的性能。目前数字信号处理技术、微处理器技术等方面的发展，为高性能测控平台的研制提供了必要的技术基础。目前有源滤波装置的测控平台主要是采用单片机、复杂可编程逻辑器件等芯片构成，使其测控的精度与测控响应速度无法满足谐波高效滤除与无功动态补偿等功能的综合实现，因此必需要重新设计高性能的测控平台以保证有源滤波装置的可靠运行。
技术实现思路
为了满足在电网中有源电力滤波装置能够实现无功动态补偿和谐波治理，本技术的目的是提供一种基于FPGA的有源滤波装置中的测控电路。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种基于FPGA的有源滤波装置中的测控电路，包括：DSP处理器模块、FPGA处理器模块、A/D采样单元、控制信号输出及输入电路和同步检测电路；其中所述同步检测电路适于检测三相电网电压的相位，并将相位信号发送至DSP处理器模块、FPGA处理器模块；所述A/D采样单元中包括：第一、第二A/D采样电路，所述FPGA处理器模块适于根据相位信号控制第一A/D采样电路对负载电流和有源滤波装置的桥臂电流进行采样，并根据该采样值获得负载电流中的三相无功与谐波电流分量；所述DSP处理器模块适于根据相位信号控制第二A/D采样电路对有源滤波装置的直流侧电压进行采样，并根据该采样值获得直流电压的控制数据；所述DSP处理器模块将控制数据发送至FPGA处理器模块；所述FPGA处理器模块还适于根据三相无功与谐波电流分量和控制数据进行相加后，得到实际低压有源滤波装置的电流输出指令信号，将该电流输出指令信号与实际的有源滤波装置三相输出电流信号相减后得到控制差值，并将该控制差值送至DSP处理器模块；DSP处理器模块根据控制差值由其内的PWM单元产生有源滤波装置对应的PWM控制信号，通过控制信号输出电路对该PWM控制信号隔离后送至有源滤波装置的IGBT器件，以驱动IGBT器件的导通与关断。进一步，所述测控电路还包括：人机接口电路及通讯电路，所述人机接口电路及通讯电路包括：与DSP处理器模块相连的触摸屏，以及RS-232和/或RS-485串行数据通讯接口。进一步，所述同步检测电路包括：三相同步变压器电路和波形整理与过零点检测电路；其中所述三相同步变压器电路适于对电网电压进行隔离降压输出，所述波形整理与过零点检测电路适于将该输出电压转换为与三相电压交流信号同相位的方波信号，即相位信号发送至DSP处理器模块和FPGA处理器模块。本技术的有源滤波装置的测控电路具有的优点如下：针对有源滤波装置的工作特点，将无功电流检测与直流侧电压控制这两个测控功有DSP处理器模块和FPGA处理器模块分别实现，保证了有源滤波装置的工作可靠性；并且发挥了FPGA处理器模块的并行处理的特点，保证了计算速度；由DSP处理器模块中的PWM单元实现对有源滤波装置的PWM控制信号的生产，保证了控制的完全数字化实现；通过触摸屏实现了有源滤波装置的人机接口，比传统的键盘和显示屏的方式更加直观，操作更加便捷。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1为本技术的测控电路的系统结构；图2(a)为三相同步变压器的电路原理图；图2(b)为波形整理与过零点检测电路的电路原理图；图3(a)为电流传感器的电路原理图；图3(b)为电压传感器的电路原理图；图3(c)为采样芯片的电路原理图；图4为DSP处理器模块及外围电路原理图。具体实施方式现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。如图1所示，本技术中测控电路通过同步检测电路检测三相电网电压的相位，将电压相位信号送至DSP处理器模块与FPGA处理器模块，DSP处理器模块根据三相电压的相位信号产生每个基波周期进行256点直流电压A/D采样的触发脉冲以控制AD7656芯片对低压有源滤波装置的直流侧电压进行采样，采样值送至DSP处理器模块中经过PI数字计算得到直流电压的控制数据；同时由同步检测电路得到的电压相位信号也送至FPGA处理器模块，FPGA处理器模块根据该电压相位信号产生每个基波周期进行256点电流采样的A/D触发脉冲，控制AD7656芯片对三相负载电流和低压有源滤波装置三相输出电流进行采样，并将采样值送至FPGA处理器模块，FPGA处理器模块得到电流采样结果后，通过FPGA处理器模块中的计算实现对负载电流中的三相无功与谐波电流分量的检测，并通过FPGA处理器模块与DSP处理器模块的数据接口得到DSP处理器模块计算出的直流电压的控制数据；在FPGA处理器模块中将负载电流中的三相无功分量与谐波电流分量和直流电压的控制数据进行相加后，得到实际低压有源滤波装置的电流输出指令信号，将给电流输出指令信号与实际的有源滤波装置三相输出电流信号进行相减后得到控制差值，通过FPGA处理器模块与DSP处理器模块的数据接口将该控制差值送至DSP处理器模块中；通过DSP处理器模块中的PWM单元实现有源滤波装置PWM控制信号的产生，通过控制信号输出电路对该PWM控制信号隔离后送至有源滤波装置的IGBT器件驱动IGBT器件的导通与关断就可以实现无功补偿与谐波抑制。测控电路通过外部设计的保护电路实现对有源滤波装置运行时过电压、过电流、过温等故障的保护，并将保护信号通过控制信号输入电路输入至测控电路，通过DSP处理器模块的控制实现当有源滤波装置发生故障时的保护跳闸与告警；测控电路通过人机接口实现数据显示与参数设定，并通过通讯电路实现数据传输。如图2(a)和图2(b)所示，关于同步检测电路，有源滤波装置装置为了保证正常工作，需要检测电网电压的相位，本同步检测电路中采用三相隔离变压器构成三相同步变压器电路。三相电网电压经过三相隔离变压器后转为24V的交流电压信号，再经过波形整理与过零点检测电路生成与三相电压交流信号同相位的方波信号，将该方波信号送至DSP处理器模块与处理器模块FPGA即可进行谐波与无功电流的相关检测与计算。如图3(a)所示，所述A/D采样单元中电流传感器例如但不限于采用瑞士LEM公司的LT308型霍尔电流传感器来实现对电网中负载电流互感器的二次侧电流的转换。采用LEM公司的LT308霍尔电流传感器来实现对低压静止无功发生器输出电流的检测。通过测量霍尔电流传感器的测量端的电阻端电压就可以得出原边上的电流的值。如图3(b)所示，所述A/D采样单元中电压传感器例如但不限于采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的有源滤波装置中的测控电路，其特征在于，包括：DSP处理器模块、FPGA处理器模块、A/D采样单元、控制信号输出及输入电路和同步检测电路；其中所述同步检测电路适于检测三相电网电压的相位，并将相位信号发送至DSP处理器模块、FPGA处理器模块；所述A/D采样单元中包括：第一、第二A/D采样电路；所述FPGA处理器模块适于根据相位信号控制第一A/D采样电路对负载电流和有源滤波装置的桥臂电流进行采样，并根据该采样值获得负载电流中的三相无功与谐波电流分量；所述DSP处理器模块适于根据相位信号控制第二A/D采样电路对有源滤波装置的直流侧电压进行采样，且将由该采样值获得直流电压的控制数据发送至FPGA处理器模块；所述FPGA处理器模块还适于根据三相无功与谐波电流分量和控制数据进行相加后，得到实际低压有源滤波装置的电流输出指令信号，将该电流输出指令信号与实际的有源滤波装置三相输出电流信号相减后得到控制差值，并将该控制差值送至DSP处理器模块；DSP处理器模块根据控制差值由其内的PWM单元产生有源滤波装置对应的PWM控制信号，通过控制信号输出电路对该PWM控制信号隔离后送至有源滤波装置的IGBT器件，以驱动IGBT器件的导通与关断。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的有源滤波装置中的测控电路，其特征在于，包括：DSP处理器模块、FPGA处理器模块、A/D采样单元、控制信号输出及输入电路和同步检测电路；其中所述同步检测电路适于检测三相电网电压的相位，并将相位信号发送至DSP处理器模块、FPGA处理器模块；所述A/D采样单元中包括：第一、第二A/D采样电路；所述FPGA处理器模块适于根据相位信号控制第一A/D采样电路对负载电流和有源滤波装置的桥臂电流进行采样，并根据该采样值获得负载电流中的三相无功与谐波电流分量；所述DSP处理器模块适于根据相位信号控制第二A/D采样电路对有源滤波装置的直流侧电压进行采样，且将由该采样值获得直流电压的控制数据发送至FPGA处理器模块；所述FPGA处理器模块还适于根据三相无功与谐波电流分量和控制数据进行相加后，得到实际低压有源滤波装置的电流输出指令信号，将该电流输出指令信号与实际的有源滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡道浩，
申请(专利权)人：江苏莱宝电力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32