[发明专利]一种有源电力滤波器控制器以及滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及电能质量综合治理装置的领域，更具体地，涉及一种有源电力滤波器控制器以及滤波方法。

背景技术

有源电力滤波器的控制器是有源电力滤波器的核心部分，决定着有源电力滤波器的主要性能。有源电力滤波器是低压动态谐波治理的理想装置，也是其他有源电力滤波器的基础装置，是现阶段研究的重点。有源电力滤波器的基本原理是通过检测负载电流，然后通过各种算法提取负载电流中的谐波成分，然后将谐波电流取反后作为逆变器输出的指令电流，逆变器输出的指令电流和谐波电流可以互相抵消，以免其影响电网质量。因此，有源电流滤波器需要高精度的检测负载电流及电网的数据，数据量和计算量较大，精度和处理速度要求比较高，逆变器输出的指令电流和谐波电流的相位直接影响着谐波的治理效果。

传统的控制器一般仅采用DSP控制器，既要进行数据采样，计算多次的谐波指令电流并进行电流跟踪算法，任务量过重导致数据处理的实时性受到限制，治理的效果不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种有源电力滤波器控制器以及滤波方法，用于缩短控制系统的时间，减小逆变器侧电流和指令电流的相位延迟，提高系统的补偿精度。

本发明的技术方案是：

一种有源电力滤波器控制器，其特征在于它包括采样调理单元，DSP控制器和FPGA控制器；所述采样调理单元的输入端连接外部电网，采样调理单元的输出端通过数据总线和地址总线分别与DSP控制器和FPGA控制器连接，所述DSP控制器和FPGA控制器通过地址总线和数据总线连接。

上述的采样调理单元包括16位采样芯片和采样调理电路，所述的16位采样芯片内置采样保持器。

上述的DSP控制器包括快速傅里叶变换模块、串口通讯模块和CAN通讯模块，所述串口通讯模块通过RS485接口连接外部系统，CAN通讯模块通过CAN接口连接外部系统，串口通讯模块和CAN通讯模块通过数据总线和地址总线连接FPGA控制器和采样调理单元，所述快速傅里叶变换模块的输入端连接采样调理单元，快速傅里叶变换模块的输出端连接FPGA控制器。

上述的FPGA控制器包括保护电路、锁相环、电压和电流控制环、PWM信号输出单元和逻辑判断单元，所述保护电路、锁相环和逻辑判断单元的输入端连接采样调理单元，保护电路、锁相环和逻辑判断单元的输出端连接电压和电流控制环的输入端，所述电压和电流控制环通过数据总线连接DSP控制器，电压和电流控制环的输出端连接PWM信号输出单元。

上述有源电力滤波器控制器还包括

逆变器侧硬件过流保护电路，用于检测逆变器的输出电流，防止输出电流过大或是短路；

IGBT过温及环境过温电路，用于对设备器件及设备运行环境进行保护；

驱动及保护电路，用于驱动三相全桥的开关。

上述有源电力滤波器控制器还包括昆仑通态触摸屏，所述昆仑通态触摸屏通过RS485接口和CAN接口连接DSP控制器。

一种有源电力滤波器控制器的滤波方法，应用权利上述的有源电力滤波器控制器，其特征在于它包括以下步骤：

步骤一：采样调理单元对外部电网的模拟信号进行调理后转化为采样数据，通过地址总线和数据总线同时送入DSP控制器和FPGA控制器中；

步骤二：FPGA控制器中的锁相环、保护电路和逻辑判断单元并行处理采样数据，得到电压角度值和指令电流并输出至电压和电流控制环；同时DSP控制器中的快速傅里叶变换模块读取采样数据中的负载电流，然后从负载电流中提取各次谐波电流并发送至电压和电流控制环；

步骤三：FPGA控制器中的电压和电流控制环得到各次谐波电流、指令电流和电压角度值后，通过电流跟踪算法得到PWM脉冲信号，然后通过PWM信号输出单元将PWM脉冲信号输出至外部系统。

上述的DSP控制器读取到采样数据后，优先进行快速傅里叶变换，空闲时进行其余数据处理。

步骤二所述的指令电流为直流电压控制所需的有功电流的分量。

上述的采样数据包括三相负载电流、电网三相电压、逆变器输出的三相电流、逆变器的直流电压及IGBT温度。

本发明的有益效果：