專利名稱：一種基于dsp的sapf的實時相移檢測系統(tǒng)及其工作方法
技術領域：
本發(fā)明 屬于電力系統(tǒng)并聯(lián)型有源電力濾波器(Shunt Active Power Filter-
SAPF)檢測與控制技術領域,尤其是一種基于DSP (Digital Signal Pprocessor-高速
數(shù)字信號處理器)的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)及其工作方法。
背景技術：
有源電力濾波器是一種基于電力電子技術的諧波與無功補償系統(tǒng)，并接于電源和諧波源負載之間，具有很好的動態(tài)性能和諧波特性。有源電力濾波器可以看作一個受控電流源，其基本工作原理是檢測出系統(tǒng)中所含的諧波及無功電流，并產(chǎn)生與其大小相等、相位差180°的補償電流，注入輸電線路，抵消系統(tǒng)中的諧波及無功電流。目前廣泛應用的、-、檢測方法雖然在非理想電網(wǎng)電壓下可以準確地檢測出系統(tǒng)中的諧波電流，但不能準確地檢測系統(tǒng)中的無功電流，其原因是在電網(wǎng)電壓不對稱時，電壓的實際過零點與電壓基波過零點存在有相位差。而實際的電網(wǎng)電壓波形很多情況下都存在不同程度的畸變和不對稱。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的在于提出一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)及其工作方法，它可以克服現(xiàn)有技術的不足，通過dq變換同步提取出電壓和電流的基波正序分量，經(jīng)過坐標變換，移相、從而得出電流基波正序有功分量，能實時的檢測出三相電壓畸變且不對稱時基波正序有功電流，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作方法簡單易行。本發(fā)明的技術方案一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng),其特征在于它包括信號整形變換處理電路、DSP中央數(shù)據(jù)處理電路、隔離與驅(qū)動電路和晶閘管電路；其中，所述信號整形變換處理電路的輸入端連接外部的電壓互感器和電流互感器，其輸出端連接DSP中央數(shù)據(jù)處理電路的輸入端；所述隔離與驅(qū)動電路的輸入端連接DSP中央數(shù)據(jù)處理電路的輸出端，其輸出端連接晶閘管電路的門極輸入端。所述晶閘管電路是三相門極可關斷晶閘管IGBT電路，每相回路中均有4個IGBT管構(gòu)成。所述信號整形變換處理電路由電壓、電流交流采樣前端電路和頻率方波變換電路構(gòu)成；交流采樣前端電路將采集的電壓、電流信號處理后送入中央數(shù)據(jù)處理電路中的A/D模塊輸入端；頻率方波變換電路將電壓信號變換為方波信號輸入到中央數(shù)據(jù)處理電路中的捕捉模塊輸入端。所述電壓、電流交流采樣前端電路由二極管DlI、二極管D12、二極管D21、二極管D22構(gòu)成輸入限幅保護，用電阻R24、電阻R25、電阻R26、電阻R34、電阻R35、電阻R36、電容(11、電容(12、電容(16、電容(17構(gòu)成互感器相移補償及阻容濾波電路；所說的頻率方波變換電路由電阻R1、電阻R2、電阻R4、電阻R5及比較器LM339構(gòu)成遲滯電壓比較器，用電阻R7、電阻R8構(gòu)成分壓電路，將采集的信號處理后送入中央數(shù)據(jù)處理電路中的捕捉模塊進行采樣；其連接為常規(guī)連接。
所述DSP中央數(shù)據(jù)處理電路包括DSP芯片、電源管理模塊、晶振電路和數(shù)據(jù)總線驅(qū)動電路；所述DSP芯片的輸入端與電源管理模塊的輸入端連接，同時還接收晶振電路發(fā)出的時鐘信號連接，其輸出端與數(shù)據(jù)總線驅(qū)動電路呈雙向連接。所述DSP芯片是包含大容量快速閃存、32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN接口，可提供PWM控制脈沖信號的TI公司的TMS320F2812DSP芯片。所述電源管理模塊由雙電源供電器件TPS73HD301、電阻R15、電阻R16、電容Cl、電容C2構(gòu)成；其連接為常規(guī)連接。所述晶振電路由電容C3、電容C4和晶振體U2構(gòu)成；其連接為常規(guī)連接。所述數(shù)據(jù)總線驅(qū)動電路由一片雙向數(shù)據(jù)緩沖器74LVC16245構(gòu)成；其連接為常規(guī)連接。所述隔離與驅(qū)動電路包括光電隔離電路和功率放大電路，分別由光電耦合器和功率放大器組成；功率驅(qū)動管電路將從DSP中央數(shù)據(jù)處理電路中采集到的脈沖信號經(jīng)光電耦合器隔離，然后經(jīng)三極管進行放大，最后將開關信號輸入給晶閘管電路。一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)的工作方法，其特征在于它包括以下步驟(I)將信號整形變換處理電路得到的電壓信號通過DSP中央數(shù)據(jù)處理電路進行坐標變換；(2)同時經(jīng)過坐標變化的信號繼續(xù)在DSP中央數(shù)據(jù)處理電路中進行數(shù)字低通濾波得到其直流分量，直流分量通過中央數(shù)據(jù)處理電路實時計算得到電壓基波正序分量的初相角Θ ;

權(quán)利要求
1.一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)，其特征在于它包括信號整形變換處理電路、DSP中央數(shù)據(jù)處理電路、隔離與驅(qū)動電路和晶閘管電路；其中，所述信號整形變換處理電路的輸入端連接外部的電壓互感器和電流互感器，其輸出端連接DSP中央數(shù)據(jù)處理電路的輸入端；所述隔離與驅(qū)動電路的輸入端連接DSP中央數(shù)據(jù)處理電路的輸出端，其輸出端連接晶閘管電路的門極輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)，其特征在于所述晶閘管電路是三相門極可關斷晶閘管IGBT電路，每相回路中均有4個IGBT管構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)，其特征在于所述信號整形變換處理電路由電壓、電流交流采樣前端電路和頻率方波變換電路構(gòu)成；交流采樣前端電路將采集的電壓、電流信號處理后送入中央數(shù)據(jù)處理電路中的A/D模塊輸入端；頻率方波變換電路將電壓信號變換為方波信號輸入到中央數(shù)據(jù)處理電路中的捕捉模塊輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)，其特征在于所述DSP中央數(shù)據(jù)處理電路包括DSP芯片、電源管理模塊、晶振電路和數(shù)據(jù)總線驅(qū)動電路；所述DSP芯片的輸入端與電源管理模塊的輸入端連接，同時還接收晶振電路發(fā)出的時鐘信號連接，其輸出端與數(shù)據(jù)總線驅(qū)動電路呈雙向連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)，其特征在于所述DSP芯片是包含大容量快速閃存、32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN接口，可提供PWM控制脈沖信號的TI公司的TMS320F2812DSP芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)，其特征在于所述隔離與驅(qū)動電路包括光電隔離電路和功率放大電路，分別由光電耦合器和功率放大器組成；功率驅(qū)動管電路將從DSP中央數(shù)據(jù)處理電路中采集到的脈沖信號經(jīng)光電耦合器隔離，然后經(jīng)三極管進行放大，最后將開關信號輸入給晶閘管電路。
7.一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)的工作方法，其特征在于它包括以下步驟 (1)將信號整形變換處理電路得到的電壓信號通過DSP中央數(shù)據(jù)處理電路進行坐標變換； (2)同時經(jīng)過坐標變化的信號繼續(xù)在DSP中央數(shù)據(jù)處理電路中進行數(shù)字低通濾波得到其直流分量，直流分量通過中央數(shù)據(jù)處理電路實時計算得到電壓基波正序分量的初相角Θ ; (3)DSP中央數(shù)據(jù)處理電路對信號整形變換處理電路中得到的電壓信號進行移相，其中移相是將圖(4)中的正弦信號sin/cos，進行相位修正，修正角為Θ，移相后的電壓信號相位為 sin (ω t+ Θ )和 cos (ω t+ Θ )。(4)依據(jù)步驟(3)中得到的移相后的電網(wǎng)電壓信號，在DSP中央數(shù)據(jù)處理電路中依據(jù)坐標變換公式T對電網(wǎng)電流信號進行坐標變換，同時經(jīng)過坐標變化的信號繼續(xù)在DSP中央數(shù)據(jù)處理電路中進行數(shù)字低通濾波得到其直流分量，再經(jīng)過坐標反變換公式Γ1得到電流的指令信號，將該電流的指令信號從DSP中央數(shù)據(jù)處理電路輸出到隔離與驅(qū)動電路，得到IGBT開關信號， 其中，
全文摘要
一種基于DSP的SAPF的實時相移檢測系統(tǒng)，其特征在于它包括信號整形變換處理電路、DSP中央數(shù)據(jù)處理電路、隔離與驅(qū)動電路和晶閘管電路；其工作方法包括坐標變換、濾波、計算、移相、坐標反變換；其優(yōu)越性在于1、采用實時相移方法，能實時的檢測出三相電壓畸變且不對稱時基波正序有功電流；2、提高了控制的速度和精度，系統(tǒng)具有很好的調(diào)節(jié)性能和可靠性；3、大大提高了裝置容量以及電壓等級，增強了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，避免因諧波污染影響整個系統(tǒng)的運行；4、具有廣闊的市場應用前景。
文檔編號G01R19/06GK102830268SQ20121031732
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者馬幼捷, 趙健, 周雪松 申請人:天津理工大學