低压有源滤波控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低压有源滤波控制器，包括主板、采集板、驱动板、电源板和显示板，所述主板上设置有前端DSP、后端DSP、A/D模数转换器，低通滤波器和频率变换器，所述前端DSP和后端DSP之间通过同步串行口连接；所述驱动板上产生有IGBT触发控制信号，IGBT触发控制信号经三相并联变流器与所述前端DSP连接。本实用新型专利技术在滤除谐波同时的还能补偿负荷的无功功率，达到了提高电网功率因数，改善电网电能质量的目的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电能质量谐波治理
，确切地说涉及一种应用于电力系统及其自动化领域中的低压有源滤波控制器。
技术介绍
随着电力电子器件在各行业的广泛应用，非线性负荷数量与日俱增，这些非线性负荷产生的谐波电流会危害其周围设备的正常运行，造成系统电压严重畸变，产生严重的不良后果。电网中谐波电流的危害主要表现在以下几个方面I)谐波使电网中的设备产生附加谐波损耗，降低电网、输电及用电设备的使用效率，增加电网线损。2)谐波会产生额外的热效应从而引起用电设备发热，使绝缘老化，降低设备的使用寿命。在独立小电网中，谐波电流还会使变压器、发电机等产生附加损耗及发热，引起机械振动与噪音，大大加大电气设备发热损耗，加速绝缘老化，影响设备寿命；严重时还会因集肤效应导致定转子表层部件过热而损坏。3)谐波容易使电网与补偿电容器之间发生谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，不仅使电容器直接受损，而且加重对其他电气设备的威胁。这在独立小电网中表现得尤为明显，因为其电网电压频率波动范围比较大，这样就更容易造成谐振。4)谐波会引起一些保护设备误动作，如继电保护，熔断器等。同时也会导致电气测量仪表计量不准确。在油田类独立电网中，谐波给录井仪造成的计量误差有可能影响整个油田的正常工作。5)谐波会对附近的通信系统产生干扰，轻者引入噪声，降低通话质量，重者导致信号丢失，使通信系统无法正常工作。以往对这些谐波源的治理采用LC调谐滤波器(称无源滤波)，如公开号为CN202167852U，公开日为2012年3月14日的中国专利文献公开了一种滤波装置，旨在提供一种既要把谐波消除到国家标准以内，又要把功率因数补到O. 9以上且不出现过补现象，从而不出现无功倒送的电感参数可调式无源滤波装置。所述电感参数可调式无源滤波装置装置在供电网络设备中，它包括若干个交流开关模块、可控饱和电抗器、JKG-PF无功补偿控制器、若干个JKG-LB谐波滤波控制器，所述每个交流开关模块主电路串联在电源与一路对应负载电路中，所述JKG-LB谐波滤波控制器与所述交流开关模块的数量相匹配，所述JKG-PF无功补偿控制器和JKG-LB谐波滤波控制器均包括有PIC单片机作为控制器的核心电路。本技术可广泛应用于供电系统设备建设领域。但以上述技术方案为代表的现有技术，无源滤波的各项运行指标受到电网参数、负荷变量、环境等各项因素的制约，达不到理想的滤波效果。
技术实现思路
针对上述现有技术所存在的技术问题，本技术提出了一种应用于电力系统及3其自动化领域中的低压有源滤波控制器，本技术在滤除谐波同时的还能补偿负荷的无功功率，达到了提高电网功率因数，改善电网电能质量的目的。本技术是通过采用下述技术方案实现的一种低压有源滤波控制器，包括主板、采集板、驱动板、电源板和显示板，其特征在于所述主板上设置有前端DSP、后端DSP、A/D模数转换器，低通滤波器和频率变换器，所述前端DSP和后端DSP之间通过同步串行口连接；所述采集板上设置有电压、电流传感器，所述电压、电流传感器分别与A/D模数转换器和低通滤波器连接，低通滤波器经频率变换器与所述前端DSP连接，A/D模数转换器与前端DSP连接；所述驱动板上产生有IGBT触发控制信号，IGBT触发控制信号经三相并联变流器与所述前端DSP连接。在所述后端DSP上连接有SD卡存储器和FLASH存储器，且在所述后端DSP上开有以太网接口、RS485接口和USB接口。所述主板、采集板、驱动板、电源板和显示板集成在一个金属机箱内。与现有技术相比，本技术所达到的技术效果如下I、本技术中，所述前端DSP和后端DSP之间通过同步串行口连接，既可以实现无缝连接，又能实现双向大容量数据交互；且IGBT触发控制信号通过三相并联变流器向系统注入补偿电流，该补偿电流与负荷电流中的谐波电流大小相等，方向相反，互相抵消，实现滤出谐波的功能，保证最终流入系统电流是正弦波，从而形成的技术方案与现有技术相比，本技术在滤除谐波同时的还能补偿负荷的无功功率，达到了提高电网功率因数，改善电网电能质量的目的。2、本技术中，主板、采集板、驱动板、电源板和显示板集成在一个金属机箱内，结构紧凑，占用空间小，外形美观，屏蔽效果好，抗干扰能力强。附图说明下面将结合说明书附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明，其中图I为本技术的结构示意图。图中标记I、前端DSP，2、后端DSP，3、模拟量输入，4、低通滤波器，5、频率变换器，6、A/D模数转换器，7、IGBT触发控制信号，8、SD卡存储器，9、FLASH存储器，10、液晶显示器，11、以太网接口，12、RS485接口，13、触摸屏。具体实施方式参照图1，本技术的最佳实施方式为该控制器由主板、采集板、驱动板、电源板、显示板等五部分组成。主板作为整个系统的核心，采用双DSP结构，两个DSP芯片都为ADI公司的产品，不需增加接口芯片，仅通过自带的同步串行口( SPORT 口 )就可完成无缝连接，既而轻易实现双向大容量数据交互。利用两片AD7934芯片对12个模拟信号进行同步高速采样，之后由前端DSPl利用先进算法进行分析计算，采用PWM技术控制IGBT的触发，同时将处理结果传递给后端DSP2进行显示、告警、存储、通讯上传。采样速率最高达200kHz，能精确检测和滤出2次 50次谐波。程序采用FLASH芯片存储，记录数据采用SD卡大容量存储，可进行连续I年以上的记录存储。具有以太网、RS485、USB等多种外部接口，内置多种通讯规约，可满足不同用户的需求。采集板作为整个系统的前级通道，先利用电压、电流传感器将强电信号无偏移地精确转换为适应A/D采集的弱电信号，再经过抗混叠滤波器，完成对信号的调理。采集板采集的模拟量包括3相母线电压，三相负载电流，三相补偿电流，两个直流侧电容电压，一个系统中线电流，一共12路模拟量采集。驱动板的作用是产生六个IGBT的触发控制信号。该信号通过控制由大容量IGBT管组成的三相并联变流器向系统注入补偿电流，该补偿电流与负荷电流中的谐波电流大小相等，方向相反，互相抵消，实现滤出谐波的功能，保证最终流入系统电流是正弦波。电源板为整个系统提供工作电源，包括+ 5V，±12V，±24V，GND。该电源板按国家电容兼容4级标准设计，抗干扰能力强。显示板作为整个系统的交互界面，采用大屏幕、高分辨率、真彩IXD显示屏，可实时显示系统参数和装置的运行情况。人机交互采用触摸屏方式，操作方便、抗干扰能力强。该控制器在前端DSPl上内置谐波和无功计算程序、数字滤波程序、序分量计算程序、频率测量程序、采样中断程序、PWM控制程序、前后端DSP2通讯程序、直流侧电容过压、IGBT过流、过热等各种保护程序。在后端上内置以太网/USB/RS485驱动程序、IXD驱动程序、MODBUS通讯规约、⑶T通讯规约、1801通讯规约、LPC通讯规约、人机交互程序等,具有友好的人机界面和交互功能。该控制器采用标准4U机箱，上述五块PCB板集成在一个金属机箱内，结构紧凑，占用空间小，外形美观，屏蔽效果好，抗干扰能力强。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压有源滤波控制器，包括主板、采集板、驱动板、电源板和显示板，其特征在于：所述主板上设置有前端DSP（1）、后端DSP（2）、A/D模数转换器（6），低通滤波器（4）和频率变换器（5），所述前端DSP（1）和后端DSP（2）之间通过同步串行口连接；所述采集板上设置有电压、电流传感器，所述电压、电流传感器分别与A/D模数转换器（6）和低通滤波器（4）连接，低通滤波器（4）经频率变换器（5）与所述前端DSP（1）连接，A/D模数转换器（6）与前端DSP（1）连接；所述驱动板上产生有IGBT触发控制信号（7），IGBT触发控制信号（7）经三相并联变流器与所述前端DSP（1）连接。

【技术特征摘要】
1.一种低压有源滤波控制器，包括主板、采集板、驱动板、电源板和显示板，其特征在于所述主板上设置有前端DSP (I)、后端DSP (2)、A/D模数转换器(6)，低通滤波器(4)和频率变换器(5)，所述前端DSP (I)和后端DSP (2)之间通过同步串行口连接；所述采集板上设置有电压、电流传感器，所述电压、电流传感器分别与A/D模数转换器(6)和低通滤波器(4)连接，低通滤波器(4)经频率变换器(5)与所述前端DSP (I)连接，A/D模数转换器(6)与前端DSP (I...

【专利技术属性】
技术研发人员：田杰涛，吴晓林，黎军华，胡天祥，阎天圣，
申请(专利权)人：乐山一拉得电网自动化有限公司，
类型：实用新型
国别省市：