[實用新型]基于DSP及FPGA芯片的有源電力濾波器控制系統

有效

• 申請號: 201020211996.8
• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號: CN201717635U
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 陳國棟;殷志柱;周悅;蔣曉風;王江濤;周荔丹;姚鋼
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司;上海交通大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 胡美強

技術領域

本實用新型涉及電力系統與電力電子技術中有源電力濾波器(ActivePower?Filter，APF)的控制系統，特別是涉及一種基于DSP(Digital?SignalProcessing，數字信號處理芯片)及FPGA(Field?Programmable?Gate?Array，現場可編程門陣列)芯片的有源電力濾波器控制系統。

背景技術

電力系統中非線性設備的使用，造成了電網中的大量諧波，使公共連接點的電壓波形畸變，對電力系統的安全、優質、經濟運行構成潛在的威脅，給周圍電氣環境帶來極大的污染。具體來說，諧波將使電能的生產、傳輸和利用效率降低，使電氣設備過負荷、發熱甚至燒毀，引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現誤差等，嚴重干擾和危害電子設備和保護控制設備的性能及正常工作。

采用有源電力濾波器(APF)進行補償是目前研究較多的一種治理諧波的方法，APF不僅可以對電力系統諧波進行抑制，同時兼有無功補償的作用。APF的控制主要是由諧波信號檢測和補償分量產生兩大部分組成，APF控制系統的主要任務是獲取電力系統所需補償的畸變電流，通過一定的方式產生適當的開關脈沖控制電路的導通和截止，使主電路輸出所期望的電流或電壓。APF的補償精度取決于畸變電流的精確度和采用的控制算法，因此要求APF控制系統具有快速而精確的畸變電流檢測能力以及高精度高速度的計算能力，對于采用級聯多電平拓撲結構的中高壓APF，控制系統還需解決各級聯單元之間的統一調度問題，但是，現有APF控制系統不能滿足這些條件，也不能解決這些問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于DSP及FPGA芯片的有源電力濾波器控制系統，其結合數字信號處理芯片與超大規模可編程邏輯器件，可執行復雜的數據信號處理算法。

本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種基于DSP及FPGA芯片的有源電力濾波器控制系統，其特征在于，其包括中央數據處理板、數據采集板、級聯單元調度板、通信接口板、電源板和驅動脈沖發生板，中央數據處理板、數據采集板、級聯單元調度板和通信接口板通過總線實現數據通信，總線包括一條十六位數據總線以及一條十二位地址總線，驅動脈沖發生板通過光纖與級聯單元調度板連接以實現數據通信，中央數據處理板、數據采集板、級聯單元調度板、通信接口板和電源板通過兩個接插件插列在同一塊底板的不同插槽上。

優選地，所述中央數據處理板包括第一DSP芯片、第二DSP芯片、第一FPGA芯片、第一電源管理模塊和第一晶振電路，第一電源管理模塊與第一晶振電路連接，第一晶振電路與第一DSP芯片、第二DSP以及第一FPGA芯片連接，第一DSP芯片、第二DSP芯片各自通過一條數據線與一條地址線與第一FPGA芯片連接。

優選地，所述數據采集板包括第二FPGA芯片和第一模數轉換芯片、第一信號整形調理電路、第二電源管理模塊、第二晶振電路，第二FPGA芯片與第一模數轉換芯片、第二晶振電路、第二電源管理模塊連接，第一信號整形調理電路與第一模數轉換芯片連接。

優選地，所述級聯單元調度板包括第三FPGA芯片、第三電源管理模塊、第三晶振電路、第一光纖驅動電路，第三FPGA芯片與第一光纖驅動電路、第三電源管理模塊、第三晶振電路連接，第三電源管理模塊還與第一光纖驅動電路連接。

本實用新型的積極進步效果在于：一、利用兩片數字信號處理芯片實現控制算法，可迅速計算出所需補償的參考諧波并產生觸發脈沖信號，滿足快速高精度諧波檢測的要求并可實現復雜的控制算法；二、系統所有電參數的檢測均在FPGA的控制下完成，采樣速度快、精度高，且不需要DSP的直接參與；三、驅動脈沖生成板與級聯單元調度板之間通過光纖進行數據通信，實時控制底層單元同時獲得底層單元的狀態信息，實現了低壓控制系統與高壓執行機構之間的隔離，增強了系統運行的穩定性和可靠性；四、低壓控制系統中的電路板采用了靈活的可插拔式設計，數據采集板和級聯單元調度板可根據實際系統需要通過插拔來增減。

附圖說明

圖1為本實用新型基于DSP及FPGA芯片的有源電力濾波器控制系統的原理示意圖。

圖2為本實用新型基于DSP及FPGA芯片的有源電力濾波器控制系統使用的接插件的原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術方案。