[實用新型]一種自適應諧波電流檢測系統

有效

• 申請號: 201320120325.4
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN203149028U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 馬立新;王玉珠
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及一種諧波電流信號檢測，特別涉及一種基于FPGA(現場可編程門陣列)+DSP(數字信號處理)技術的自適應諧波電流檢測系統。

背景技術

隨著電力電子裝置日益廣泛的應用，由此引起的諧波污染問題受到重視，因此對電網中的諧波含量進行實時分析、檢測、抑制是十分必要的。有源電力濾波器（Active?Power?Filter，APF）是一種對實時變化的諧波和無功進行補償的電力電子裝置，被視為抑制諧波最有效、最具潛力的手段，其工作性能很大程度上取決于它所采用的諧波電流檢測方法。

目前常見的諧波檢測方法有快速傅里葉變換法、基于瞬時無功功率理論的方法、小波變換法等。盡管這些算法在諧波檢測方面做出很多貢獻，但還是由于各自的不足限制了進一步的應用。近年來，基于自適應噪聲對消原理的諧波電流檢測方法，由于其對元件參數變化和電網頻率變化不敏感，易于通過模擬硬件電路實現，具有較強的自適應能力和魯棒性，得到了廣泛的研究，并且證明了自適應諧波電流檢測方法是可行的。基于最小均方（Least?Mean?Square，LMS）算法針對傳統定步長自適應算法的缺點，上海交通大學的王俊杰等在2011年第1期《電力電子技術》發表的論文“有源電力濾波器多重因子自適應諧波檢測法”以及江蘇大學的劉國海等在2010年第6期《數據采集與處理》上發表的論文“一種LMS/LMF自適應諧波檢測方法”，這些算法雖然能夠解決收斂速度與穩態誤差這一矛盾，但是計算方法比較復雜，大量的數據處理增加了處理器的運算負擔，如果僅僅依靠傳統采用的單一DSP芯片來處理，諧波治理往往達不到實時性要求。

因此，研究一種既可以準確檢測出諧波電流，同時檢測過程滿足實時性要求且運算處理能力較強的諧波電流檢測系統成為APF研究的重點及熱點問題。

發明內容

本實用新型是針對傳統定步長自適應諧波檢測算法無法解決收斂速度和穩態誤差的矛盾的問題，提出了一種自適應諧波電流檢測系統,?充分發揮FPGA和DSP的各自優勢，有力保證了整個系統能夠準確實時地檢測出諧波電流。。

本實用新型的技術方案為：一種自適應諧波電流檢測系統，包括兩個電流互感器、電壓互感器、信號調理電路、過零比較電路、AD采集模塊、DSP微處理器、FPGA數據計算芯片，電壓互感器采集的單相電壓信號經過信號調理電路和過零比較電路后，送DSP微處理器作為采樣頻率；兩個電流互感器采集負載電流和電網電流信號進入信號調理電路進行濾波和放大處理后，再送入AD采集模塊，AD采集模塊經過模數轉換后數據送DSP微處理器，DSP微處理器輸出采集控制信號送AD采集模塊；DSP微處理器數據送FPGA數據計算芯片，FPGA數據計算芯片輸出調制波送入DSP微處理器。

所述AD采集模塊選用具有獨立六路通道的AD7656芯片。

所述DSP微處理器選用TMS320F2812芯片。

所述FPGA數據計算芯片選用Altera公司的Cyclone?II?EP2C20芯片。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型自適應諧波電流檢測系統,系統基于FPGA+DSP技術與改進，充分發揮兩種處理芯片的各自優勢，提高數據采集及處理的效率，并且改進的算法通過引入動量項來提高諧波檢測的速度和精度，極大地提高了有源電力濾波器治理諧波的性能。

附圖說明

圖1為本實用新型自適應諧波電流檢測系統框圖；

圖2為本實用新型改進型自適應諧波檢測算法由FPGA實現的功能模塊圖。

具體實施方式

如圖1所示自適應諧波電流檢測系統框圖，包括兩個電流互感器4和6、電壓互感器2、信號調理電路7、過零比較電路8、AD采集模塊9、DSP微處理器10、FPGA數據計算芯片11。

電網A相電壓1經過電壓互感器2變為幅值較小且相位相同的正弦波信號，該信號經過信號調理電路7和過零比較電路8后變為同步采樣方波信號，將同步方波信號送至DSP微處理器10的捕獲口，對其進行上升沿捕獲，再通過軟件倍頻便得到AD采集模塊的采樣頻率。負載電流3和電網電流5分別經過電流互感器4、6后進入信號調理電路7進行濾波和放大處理后，再送入AD采集模塊9進行采樣，其控制工作由DSP微處理器10來完成。采集的數據經過預處理后存入DSP微處理器10的RAM中以供FPGA數據計算芯片11計算時取用，由FPGA數據計算芯片11計算出來的調制波送入DSP微處理器10，DSP微處理器10再根據調制波生成PWM脈沖。