一种基于DSP控制的并联混合型有源滤波器的整体系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于DSP控制的并联混合型有源滤波器的整体系统，即用DSP控制并联混合型有源滤波器。首先搭建了并联混合型有源滤波器的系统结构，然后设计控制系统的硬件部分，其中包括辅助电源、驱动电路、采样调理电路及保护电路的设计，接着设计控制系统的软件部分，其中包括主程序设计、定时器中断程序设计、CAP中断程序设计、AD中断程序设计。最后给出具体实验处理结果。从结果可以看出本发明专利技术的系统装置有很好的滤波效果和理论研究的正确性，处理速度比较快，能够满足实时性的要求。能够满足实时性的要求。能够满足实时性的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP控制的并联混合型有源滤波器的整体系统

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[0001]本专利技术涉及一种基于DSP控制的并联混合型有源滤波器的整体系统。

技术介绍
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[0002]随着经济的快速发展、科技的不断创新，越来越多的电力电子装置投入使用，随之而来的是日趋严重的谐波污染问题。有源滤波作为谐波治理的关键技术在我国也已经得到开展，但是有源电力滤波器(APF)的初期投资比较高，对变流器容量的要求也很大，从而限制了其进一步应用与发展。将有源滤波器与无源滤波器相结合所构成的混合有源滤波器(HAPF)，可有效地降低有源滤波器的容量，更有利于工程应用。

技术实现思路
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[0003]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种基于DSP控制的并联混合型有源滤波器的整体系统，包括并联混合型有源滤波器和基于DSP的控制系统，并联混合型有源滤波器包括两个操作线路通断的空气开关、三个接触器、三个限流电阻和一个放电电阻，其中两个接触器是控制混合有源滤波器的投切和软启动的，另一个接触器用来控制直流侧电容放电；控制系统分为硬件部分和软件部分。
[0004]本专利技术的进一步改进在于：硬件部分为控制电路，控制电路包括辅助电源、驱动电路、采样调理电路及保护电路；
[0005]辅助电源：先将电网的220V交流电经过AC
‑
DC开关电源转化为24V的直流电压；
[0006]驱动电路：将驱动的PWM信号功率放大，进而对开关管的快速通断进行控制，驱动电路由促使元件开通的正偏压电路和稳定地保持元件处于关断状态、同时加快关断速度的反偏压电路组成；
[0007]采样调理电路：保证系统按预定的控制策略运行；
[0008]保护电路：包括逆变器输出补偿过流、直流侧电压过压和驱动过流故障保护，是将由采样调理电路得到的逆变器输出补偿电流和直流母线电压分别与相应的保护设定值进行比较，一方面将信号输入DSP的XINT外部中断引脚实现软件保护，另一方面将该信号与控制继电器的输入信号经过一个与门进行硬件控制。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：控制系统的软件部分包括主程序、定时器中断程序、CAP中断程序、AD中断程序；
[0010]主程序的功能主要包括：系统初始化，保证DSP各部分正常运行，初始化程序有DSP系统初始化、I/O口初始化、定时器初始化、AD采样初始化、PWM控制初始化；启动前故障自检，保证系统可靠运行；主循环；系统在运行主程序过程中等待，等待中断的发生，一旦有中断产生，DSP就会跳出主程序，进入相应的中断服务子程序，处理完成后中断返回，继续等待下一个中断的发生；
[0011]定时器中断程序：定时器TIME1的周期为载波三角波的周期，在中断服务子程序中触发AD转换模块，并进行内部过零点检测；
[0012]CAP中断程序：在A相电网电压过零点时，由硬件电路产生一个上升沿，送至DSP的CAP口，从而产生中断，进行锁相处理；
[0013]AD中断程序：在定时器中断程序入口触发ADC采样，转换完成后产生AD中断，在AD中断服务子程序中，依次完成AD变换结果的读取、补偿电流指令的计算和发波控制信号的计算的工作。
[0014]本专利技术的进一步改进在于：辅助电源采用了双路隔离电源分别对采样调理电路和控制电路进行供电，从而实现电气隔离。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]本专利技术能够对谐波电流进行检测，快速有效，处理速度比较快，能够满足实时性要求，能够很好的反应并联混合油滤波器的滤波效果。
附图说明：
[0017]图1为并联混合型有源滤波器的系统结构图；
[0018]图2为控制系统的电路原理框图；
[0019]图3为驱动芯片及其外围电路图；
[0020]图4为电流采样调理电路图；
[0021]图5为电网电压采样调理电路图；
[0022]图6为电网电压捕获电路图；
[0023]图7为直流侧电压采样调理电路图；
[0024]图8为主程序流程图；
[0025]图9为定时器中断程序流程图；
[0026]图10为CAP中断程序流程图；
[0027]图11为AD中断程序流程图；
[0028]图12为谐波补偿实验波形图。
具体实施方式：
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在本专利技术的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本专利技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]并联混合型有源滤波器的整体系统，其系统结构图如图1所示，图中QF1和QF2是操作线路通断的空气开关；KM1、KM2和KM3是接触器，其中KM1和KM2是控制混合有源滤波器的投切和软启动的。KM3用来控制直流侧电容放电；R1‑
R3是限流电阻，R4是放电电阻。
[0031]并联混合型有源滤波器的整体系统的启动过程可以两个阶段：第一阶段，闭合KM1，断开KM2，不驱动IGBT让逆变器工作在三相不控整流阶段，限流电阻R串在电路中让电压缓慢上升。第二阶段，闭合KM1和KM2,将R短接，当直流侧电压升至给定电压时，驱动IGBT，
进行发波补偿和稳压。从而达到软启动的目的。
[0032]控制系统部分是整个系统结构的核心。混合有源滤波器对控制系统的实时性有较高的要求，希望其能够快速检测出电网电流的谐波分量，然后生成指令信号，用来驱动控制逆变器的输出，最终达到动态补偿电路谐波电流的目的。
[0033]为了满足HAPF控制系统实时性的要求，需要不断的发展和完善DSP技术，充分利用DSP的数字信号处理能力来改善HAPF控制系统的性能。本专利技术选用德州仪器公司的TMS230LF2406作为主控制芯片。
[0034]TMS230LF2406是定点型DSP芯片，采用了数据总线和程序总线相分离的哈佛(Harvard)结构，因此具有较高的指令执行速度。同时它还集成了非常丰富的外设，便于提供解决问题的方案。
[0035]系统在以TMS230LF2406作为主控制芯片的基础上，还外扩了一个外部控制器X5043，它是一个具有上电复位、低电压复位控制、可编程看门狗定时器的EEPROM芯片。
[0036]控制系统的硬件设计：
[0037]如图2所示的控制电路包括供电电源模块、驱动模块、采样模块、IO模块以及通讯模块。
[0038]a、控制系统辅助电源设计：
[0039]为了提高样机的采样精度和减少各部分相互的干扰，采用了双路隔离电源分别对采样电路和控制电路进行供电，从而实现电气隔离。
[0040]先将电网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP控制的并联混合型有源滤波器的整体系统，其特征在于：包括并联混合型有源滤波器和基于DSP的控制系统，并联混合型有源滤波器包括两个操作线路通断的空气开关、三个接触器、三个限流电阻和一个放电电阻，其中两个接触器是控制混合有源滤波器的投切和软启动的，另一个接触器用来控制直流侧电容放电；并联混合型有源滤波器的启动过程为两个阶段：第一阶段，闭合一个接触器(KM1)，断开另一个接触器(KM2)，不驱动IGBT让逆变器工作在三相不控整流阶段，三个限流电阻(R)串在电路中让电压缓慢上升；第二阶段，接触器(KM1)和接触器(KM2),将三个限流电阻(R)短接，当直流侧电压升至给定电压时，驱动IGBT，进行发波补偿和稳压，从而达到软启动的目的；控制系统分为硬件部分和软件部分。2.根据权利要求1所述一种基于DSP控制的并联混合型有源滤波器的整体系统，其特征在于：硬件部分为控制电路，控制电路包括辅助电源、驱动电路、采样调理电路及保护电路；辅助电源：先将电网的220V交流电经过AC
‑
DC开关电源转化为24V的直流电压；驱动电路：将驱动的PWM信号功率放大，进而对开关管的快速通断进行控制，驱动电路由促使元件开通的正偏压电路和稳定地保持元件处于关断状态、同时加快关断速度的反偏压电路组成；采样调理电路：保证系统按预定的控制策略运行；保护电路：包括逆变器输出补偿过流、直流侧电压过压和驱动过流故障保护，是将由采样调理电路得到的逆变器输出补偿电流和直流母线电压分别与相应的保护设定值进行比较，一方面将信号输入DSP的XINT外部中断引脚实现软件保护，另一方面将该信号与控制继电器的输入信号经过一个与门进行硬件控制。3.根据权利要求2所述一种基于DSP控制的并联混合型有源滤波器的整体系统，其特征在于：辅助电源采用了双路隔离电源分别对采样调理电路和控制电路进行供电，从而实现电气隔离。4.根据权利要求2所述一种基于DSP控制的并联混合型有源滤波器的整体系统，其特征在于：采样调理电路包括电源电流采样调理电路，电流采样调理电路可分为调压，滤波和限幅三个部分；将得到的电压信号经过一阶反相输入低通滤波器进行滤波，去除高频信号干扰，最后的限幅电路是将输出电压控制在0...

【专利技术属性】
技术研发人员：史彦，夏兴国，罗家毅，缸明义，刘娟，童鑫，
申请(专利权)人：马鞍山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：