基于模型设计的并联有源滤波器装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于模型设计并联有源滤波器装置，属于电力电子技术领域。包括控制系统模型和被控制的并联有源滤波器环节；控制系统模型在PC机上完成设计SVPWM算法模型，经一系列测试与验证，自动生成代码并通过仿真器下载到DSP控制电路，控制器的输出控制逆变主电路中IGBT开关管的通断，从而获得补偿电流；执行与被控制的有源滤波器环节包括非线性负载，谐波检测电路，DSP控制电路，有源滤波器主电路，和高通滤波环节。由谐波检测电路得出的补偿电流的指令电流信号，再由所得的信号经跟踪控制电路的放大和控制处理得到补偿电流，补偿电流同负载电流中要补偿的谐波及无功电流他们是大小相等相位相反从而抵消，最终使电网电流成为标准的正弦波电源电流。本实用新型专利技术提高了并联有源滤波器装置，缩短了研发周期，提高了产品开发效率，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
基于模型设计的并联有源滤波器装置
本技术属于电力电子
，具体涉及一种基于模型设计的并联有源滤波器装置。
技术介绍
并联有源滤波器装置有着补偿频率带宽较宽，可以消除多次谐波，反映动作迅速，滤除谐波可达到95%以上，补偿无功细致且并联入电网对电网影响较小等优点从而得到广泛的应用。然而由于并联有源滤波器装置的控制算法比较复杂，电路庞大，开关器件较多，传统的嵌入式代码编写工作量较大代码较复杂，各个开发环节较为独立不便于修改和完善，导致开发周期长，加大了研发成本，不能满足市场需求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术问题，此技术提出了基于模型设计的并联有源滤波器装置，能够在开发过程中，将算法自动生成代码，解决了手工编程效率低的问题，并且可以将算法在开始时就可以进行不断的检测和完善，提高了系统开发效率，缩短了开发周期，降低了开发成本。为了达到以上目的，本技术采取如下技术方案予以实现：基于模型设计的并联有源滤波器装置，包括上位机部分，谐波检测电路部分，DSP控制电路部分，有源滤波器主电路部分和高通滤波器环节及三相电网，其中谐波检测电路部分包括，非线性负载，霍尔电压传感器，电压过零电路，第一霍尔电流传感器，第二霍尔电流传感器，锁相及倍频电路，信号调理电路，信号采集及检测电路，其特征在于：所述霍尔电压传感器输入与三相电网负载侧连接，霍尔电压传感器的输出端与电压过零检测电路连接，过零检测电路与锁相及倍频电路连接，锁相及倍频电路连接DSP控制电路，霍尔电流传感器与三相电网负载侧连接，霍尔电流传感器的输出端与信号调理电路连接，信号调理电路与DSP控制电路输入端连接，DSP控制电路的输出端与有源滤波器的主电路的开关信号输入端连接，三相电网通过高通滤波器环节与有源滤波器主电路连接，非线性负载与三相电网连接，上位机通过数据线与DSP控制电路的代码输入端连接。进一步地：所述的有源滤波器并联入三相电网，控制算法采用SVPWM控制。进一步地：所述的DSP控制单元为TI公司的TMS320F2812芯片。进一步地：所述的并联有源滤波器主电路采用集成模板电路PM25CLA120IPM。相对于现有技术，本技术具有的可益效果：本技术利用传感器采集谐波电流信号，将信号送至DSP控制电路，实现对系统的控制，解决了以往的仿真与控制实施分离的做法造成的模型不匹配问题，因此在专利技术控制设计过程中，不断完善控制算法，使缺陷暴露在设计初期。本技术采用基于模型设计的方法建立SVPWM控制算法模型控制有源滤波系统，解决了传统有源滤波器软硬件分离的开发模式，开发时间和所需成本只是传统方法的1/5到1/2左右，体现了基于模型设计方法具有极大的优越性。本技术采用上位机设计控制系统和控制算法，建立控制算法模型，并自动生成代码下载到DSP控制器，大大简化了手工编写代码的过程，缩短了控制系统的开发设计周期，降低了成本。本技术设计的有源滤波系统和控制系统开发方法可以移植到其他的控制系统研究中，具有广阔的应用前景。附图说明：附图1是本技术的结构示意图。附图2是本技术的并联有源滤波器装置的结构示意图。图2中：1-非线性负载；2-霍尔电压传感器；3-电压过零检测电路；4-霍尔电流传感器5-霍尔电流传感器；6-锁相及倍频电路；7-调理电路；8-调理电路；9-DSP控制电路；10-有源滤波器主电路；11-三相电网；12-高通滤波器。具体实施方式：下面结合附图对本技术做进一步详细说明。参见图1，本技术包括上位机控制设计部分和执行与被控部分。其中，上位机控制设计部分为PC机，PC机作为控制系统设计的主要部分，在Matlab/Simulink环境中搭建SVPWM控制算法模型，经一系列测试与验证，自动生成代码并借助集成开发环境CCS3.3通过仿真器下载到下位机嵌入式控制器中运行。执行与被控部分包括DSP控制电路、谐波检测电路、并联有源滤波器主电路、非线性负载、高通滤波器。PC机通过数据线与DSP控制电路连接、DSP控制电路与并联有源滤波器主电路、高通滤波器，三相电网依次连接，三相电网负载端和谐波检测电路连接，谐波检测电路输出端与DSP控制电路输入端连接。本技术使用Simulink搭建控制算法的仿真模型，编译后自动连接CCS，生成控制代码，DSP控制电路作为被控对象，执行上位机生成的代码，完成所需的PWM波形直接输出到有源滤波器的主电路中，作为其通断的控制信号，传感器采集电流信号，并将信号经过信号调理电路，输出到控制器进行A/D转换，完成补偿电流的生成。基于模型设计的并联有源滤波器装置，包括上位机部分，谐波检测电路部分，DSP控制电路部分，有源滤波器主电路部分和高通滤波器环节及三相电网，其中谐波检测电路部分包括，非线性负载，霍尔电压传感器，电压过零电路，第一霍尔电流传感器，第二霍尔电流传感器，锁相及倍频电路，信号调理电路，信号采集及检测电路，其特征在于：所述霍尔电压传感器输入与三相电网负载侧连接，霍尔电压传感器的输出端与电压过零检测电路连接，过零检测电路与锁相及倍频电路连接，锁相及倍频电路连接DSP控制电路，霍尔电流传感器与三相电网负载侧连接，霍尔电流传感器的输出端与信号调理电路连接，信号调理电路与DSP控制电路输入端连接，DSP控制电路的输出端与有源滤波器的主电路的开关信号输入端连接，三相电网通过高通滤波器环节与有源滤波器主电路连接，非线性负载与三相电网连接，上位机通过数据线与DSP控制电路的代码输入端连接。所述的并联有源滤波器主电路为三相桥式的拓扑结构，包括第一桥臂，第二桥臂，第三桥臂和直流侧电容，所述的DSP控制单元为TI公司生产的TMS320F2812芯片。本技术的工作过程如下：参见图1和图2上位机PC对系统进行控制算法设计，建立系统的控制算法模型，对模型进行一系列测试与验证，自动代码生成，并调用代码集成开发环境CCS3.3通过仿真器下载到下位机DSP控制单元中。霍尔传感器可以检测到非线性负载的电流和电压，由计算得出的补偿电流的指令信号，再由所得的信号经跟踪控制电路的放大和控制处理得到补偿电流，补偿电流和负载电流中要补偿的谐波及无功电流相比他们大小相等相位相反从而抵消，最终使电网电流成为标准的正弦波电源电流，所以就抑制了谐波，补偿了无功功率。并联有源滤波器装置基于模型设计的方法：步骤一、以MATLAB软件为设计平台构建控制系统模型，所述系统模型包括中断子模型和电压采集模块，电流采集模块，锁相模块，中断子模型包括A/D转换采集电流模型、电流控制模型、矢量控制模型、SVPWM算法模型;电压采集模块将脉冲序列转化为电压信号，经锁相模块，送入中断子模型，电流采集模块将脉冲序列转化为电流信号直接送入中断子模型；A/D转换模块将采样信号送入电流控制模型进行PID调节，所得的调节量送入矢量控制模型中进行Clark和Park变换，所得的静止两项坐标系下的两相参考电压送入SVPWM算法模型得到PWM信号，并将信号输出。步骤二、对建立好的模型进行功能性验证：在ModelAdvisor中选择Simulink，EmbeddedCoder等决定生成代码质量的选项对模型进行检查。软件在环测试：将模型生成的代码反封装为S-Function模块也就是S本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于模型设计的并联有源滤波器装置，包括上位机部分，（10）谐波检测电路部分，（9）DSP控制电路部分，有源滤波器主电路部分和（12）高通滤波器环节及（11）三相电网，其中谐波检测电路部分包括，(1)非线性负载，（2）霍尔电压传感器，（3）电压过零电路，（4）第一霍尔电流传感器，（5）第二霍尔电流传感器，（6）锁相及倍频电路，（7）信号调理电路，（8）信号采集及检测电路，其特征在于：所述霍尔电压传感器输入与三相电网负载侧连接，霍尔电压传感器的输出端与电压过零检测电路连接，过零检测电路与锁相及倍频电路连接，锁相及倍频电路连接DSP控制电路，霍尔电流传感器与三相电网负载侧连接，霍尔电流传感器的输出端与信号调理电路连接，信号调理电路与DSP控制电路输入端连接，DSP控制电路的输出端与有源滤波器的主电路的开关信号输入端连接，三相电网通过高通滤波器环节与有源滤波器主电路连接，非线性负载与三相电网连接，上位机通过数据线与DSP控制电路的代码输入端连接。

【技术特征摘要】
1.基于模型设计的并联有源滤波器装置，包括上位机部分，（10）谐波检测电路部分，（9）DSP控制电路部分，有源滤波器主电路部分和（12）高通滤波器环节及（11）三相电网，其中谐波检测电路部分包括，(1)非线性负载，（2）霍尔电压传感器，（3）电压过零电路，（4）第一霍尔电流传感器，（5）第二霍尔电流传感器，（6）锁相及倍频电路，（7）信号调理电路，（8）信号采集及检测电路，其特征在于：所述霍尔电压传感器输入与三相电网负载侧连接，霍尔电压传感器的输出端与电压过零检测电路连接，过零检测电路与锁相及倍频电路连接，锁相及倍频电路连接DSP控制电路，霍尔电流传感器与三相电网负载侧连接，霍尔电流传感器的输出端与信号调理电路连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文娟，徐彦博，任哲达，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23