有源濾波器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了有源濾波器，主要由FPGA主控芯片連接A\D轉(zhuǎn)換電路組成，所述的FPGA主控芯片內(nèi)部包括：一級(jí)處理電路，連接A\D轉(zhuǎn)換電路，用于將經(jīng)過(guò)A\D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理；諧波分析電路，連接一級(jí)處理電路，用于將一級(jí)處理電路輸出的限幅信號(hào)進(jìn)行諧波分析，并將諧波與基波分離；調(diào)制電路，連接諧波分析電路，用于以脈寬調(diào)制PWM脈沖信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波，整個(gè)結(jié)構(gòu)具有補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】有源濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及濾波器領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是有源濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]有源濾波器利用可控功率半導(dǎo)體向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的，現(xiàn)有濾波器由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線路中的電流并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送入高速數(shù)字處理器DSP對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將諧波基波分離并以脈沖調(diào)制信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)IGBT功率模塊生長(zhǎng)電網(wǎng)諧波電流幅值。
[0003]現(xiàn)有的DSP處理芯片是通用的信號(hào)處理器，用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，由于硬件結(jié)構(gòu)條件限制，主要還是依靠軟件來(lái)提取指令執(zhí)行，基于串行執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而造成處理速度慢，不利于進(jìn)行及時(shí)的諧波消除。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供有源濾波器，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA主控芯片內(nèi)部構(gòu)建的硬件數(shù)據(jù)處理電路對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理，再經(jīng)諧波分析處理并及時(shí)以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT逆變電路，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波，整個(gè)結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):有源濾波器，主要由FPGA主控芯片連接A\D轉(zhuǎn)換電路組成；所述的FPGA主控芯片內(nèi)部設(shè)置有一級(jí)處理電路、諧波分析電路和調(diào)制電路，所述一級(jí)處理電路連接A\D轉(zhuǎn)換電路，所述的諧波分析電路連接一級(jí)處理電路，所述的諧波分析電路連接調(diào)制電路；
[0006]其中，一級(jí)處理電路用于將經(jīng)過(guò)A\D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理；
[0007]諧波分析電路，連接一級(jí)處理電路，用于將一級(jí)處理電路輸出的限幅信號(hào)進(jìn)行諧波分析，并將諧波與基波分離；
[0008]調(diào)制電路，連接諧波分析電路，用于以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波。利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA主控芯片內(nèi)部由一級(jí)處理電路、諧波分析電路、和調(diào)制電路所搭載的數(shù)據(jù)采集處理電路對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理，再經(jīng)諧波分析處理并及時(shí)以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT逆變電路，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波，整個(gè)結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點(diǎn)。
[0009]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，在所述的FPGA主控芯片內(nèi)還設(shè)置有處理電路，所述的處理電路連接諧波分析電路，用于進(jìn)行各電量參數(shù)顯示處理以及人機(jī)交互控制處理，并與通訊端口和顯示端口相連接，利用通訊端口與人機(jī)交互組件進(jìn)行溝通，并通過(guò)顯示端口將經(jīng)過(guò)FPGA主控芯片處理后的各電量參數(shù)輸出到顯示設(shè)備上進(jìn)行顯示。
[0010]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還包括與A\D轉(zhuǎn)換電路相連接的信號(hào)處理電路，由電網(wǎng)所采集的電壓信號(hào)和負(fù)載電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)放大和整形處理以備傳輸?shù)紸\D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行高速A\D轉(zhuǎn)換。
[0011 ] 為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還包括驅(qū)動(dòng)電路，所述的驅(qū)動(dòng)電路連接調(diào)制電路，由調(diào)制電路所產(chǎn)生的PWM調(diào)制脈沖通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路將PWM脈沖放大到IGBT功率模塊所需的電平。
[0012]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還包括逆變電路，所述的逆變電路連接驅(qū)動(dòng)電路，由驅(qū)動(dòng)電路所輸出的PWM脈沖經(jīng)過(guò)逆變電路調(diào)制生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流。
[0013]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述的逆變電路采用IGBT逆變電路。IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。較之其他功率管具有驅(qū)動(dòng)功率小、輸出電流大、擊穿電壓高、工作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0014]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還包括濾波電路，所述的濾波電路連接逆變電路，利用濾波電路將補(bǔ)償電流中高頻載波電流濾除，使得從濾波電路中注入電網(wǎng)中的補(bǔ)償電流完全為電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流。
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0016](I)本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA為主控芯片內(nèi)部構(gòu)建的硬件數(shù)據(jù)處理電路對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理，再經(jīng)諧波分析處理并及時(shí)以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT逆變電路，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波，整個(gè)結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點(diǎn)。
[0017](2)本實(shí)用新型所述的調(diào)制電路能夠以脈寬調(diào)制PWM脈沖形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，具有噪聲抵抗能力超強(qiáng)且可將噪聲影響降低到最小的優(yōu)點(diǎn)。
[0018](3)本實(shí)用新型所述的逆變電路所用的IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。較之其他功率管具有驅(qū)動(dòng)功率小、輸出電流大、擊穿電壓高、工作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型所述的FPGA主控芯片內(nèi)部設(shè)置框圖。[0020]圖2為本實(shí)用新型原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0022]實(shí)施例:
[0023]本實(shí)用新型提出了有源濾波器，如圖1所示，主要由FPGA主控芯片連接A\D轉(zhuǎn)換電路組成；所述的FPGA主控芯片內(nèi)部設(shè)置有一級(jí)處理電路、諧波分析電路和調(diào)制電路，所述一級(jí)處理電路連接A\D轉(zhuǎn)換電路，所述的諧波分析電路連接一級(jí)處理電路，所述的諧波分析電路連接調(diào)制電路；
[0024]其中，一級(jí)處理電路用于將經(jīng)過(guò)A\D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理；
[0025]諧波分析電路，連接一級(jí)處理電路，用于將一級(jí)處理電路輸出的限幅信號(hào)進(jìn)行諧波分析，并將諧波與基波分離；
[0026]調(diào)制電路，連接諧波分析電路，用于以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波。利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA主控芯片內(nèi)部由一級(jí)處理電路、諧波分析電路、和調(diào)制電路所搭載的數(shù)據(jù)采集處理電路對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理，再經(jīng)諧波分析處理并及時(shí)以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT逆變電路，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波，整個(gè)結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點(diǎn)。
[0027]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，結(jié)合圖1和圖2所示，在所述的FPGA主控芯片內(nèi)還設(shè)置有處理電路，所述的處理電路連接諧波分析電路，用于進(jìn)行各電量參數(shù)顯示處理以及人機(jī)交互控制處理，并與通訊端口和顯示端口相連接，利用通訊端口與人機(jī)交互組件進(jìn)行溝通，并通過(guò)顯示端口將經(jīng)過(guò)FPGA主控芯片處理后的各電量參數(shù)輸出到顯示設(shè)備上進(jìn)行顯
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[0028]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，結(jié)合圖1和圖2所示，還包括與A\D轉(zhuǎn)換電路相連接的信號(hào)處理電路，由電網(wǎng)所采集的電壓信號(hào)和負(fù)載電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)放大和整形處理以備傳輸?shù)紸\D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行高速A\D轉(zhuǎn)換。
[0029]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，結(jié)合圖1和圖2所示，還包括驅(qū)動(dòng)電路，所述的驅(qū)動(dòng)電路連接調(diào)制電路，由調(diào)制電路所產(chǎn)生的PWM調(diào)制脈沖通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路將PWM脈沖放大到IGBT功率模塊所需的電平。
[0030]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，結(jié)合圖1和圖2所示，還包括逆變電路，所述的逆變電路連接驅(qū)動(dòng)電路，由驅(qū)動(dòng)電路所輸出的PWM脈沖經(jīng)過(guò)逆變電路調(diào)制生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流。
[0031]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，結(jié)合圖1和圖2所示，所述的逆變電路采用IGBT逆變電路。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。較之其他功率管具有驅(qū)動(dòng)功率小、輸出電流大、擊穿電壓高、工作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0032]為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，結(jié)合圖1和圖2所示，還包括濾波電路，所述的濾波電路連接逆變電路，利用濾波電路將補(bǔ)償電流中高頻載波電流濾除，使得從濾波電路中注入電網(wǎng)中的補(bǔ)償電流完全為電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流。
[0033]本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用具有高速硬件并行算法和高工作頻率的FPGA為主控芯片內(nèi)部構(gòu)建的硬件數(shù)據(jù)處理電路對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理，再經(jīng)諧波分析處理并及時(shí)以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT逆變電路，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波，整個(gè)結(jié)構(gòu)具有科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、補(bǔ)償及時(shí)、穩(wěn)定性高、精確濾除諧波等特點(diǎn)。
[0034]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.有源濾波器，其特征在于:主要由FPGA主控芯片連接A\D轉(zhuǎn)換電路組成；所述的FPGA主控芯片內(nèi)部設(shè)置有一級(jí)處理電路、諧波分析電路和調(diào)制電路，所述一級(jí)處理電路連接A\D轉(zhuǎn)換電路，所述的諧波分析電路連接一級(jí)處理電路，所述的諧波分析電路連接調(diào)制電路； 其中，一級(jí)處理電路用于將經(jīng)過(guò)A\D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、數(shù)字濾波以及限幅處理； 諧波分析電路，連接一級(jí)處理電路，用于將一級(jí)處理電路輸出的限幅信號(hào)進(jìn)行諧波分析，并將諧波與基波分離； 調(diào)制電路，連接諧波分析電路，用于以脈寬調(diào)制PWM信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波器，其特征在于:在所述的FPGA主控芯片內(nèi)還設(shè)置有微處理器，所述的微處理器連接諧波分析電路； 其中，微處理器用于進(jìn)行各電量參數(shù)顯示處理以及人機(jī)交互控制處理，并與通訊端口和顯示端口相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波器，其特征在于:還包括與A\D轉(zhuǎn)換電路相連接的信號(hào)處理電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源濾波器，其特征在于:還包括驅(qū)動(dòng)電路，所述的驅(qū)動(dòng)電路連接調(diào)制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有源濾波器，其特征在于:還包括逆變電路，所述的逆變電路連接驅(qū)動(dòng)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有源濾波器，其特征在于:所述的逆變電路采用IGBT逆變電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有源濾波器，其特征在于:還包括濾波電路，所述的濾波電路連接逆變電路。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK203707781SQ201420110445
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】夏文紅 申請(qǐng)人:興盛電器股份有限公司