[實用新型]一種基于DSP+CPLD架構的三電平有源電力濾波器控制系統

有效

• 申請號: 201922145227.6
• 申請日: 2019-12-03
• 公開（公告）號: CN210864379U
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 徐革平;蔡劍;袁鑰
• 申請（專利權）人: 西安西馳電氣股份有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H02J3/01
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本實用新型公開了一種基于DSP+CPLD架構的三電平有源電力濾波器控制系統，通過多路信號調理模塊連接的ADC模塊和DSP模塊分別對采樣值輸入信號中的高采樣頻率信號和低采樣頻率信號進行采樣處理，利用ADC模塊直接連接信號調理模塊進行信號采樣調節后通過CPLD模塊反饋至DSP模塊，實現滯環電流比較控制，不用設計PI控制器，實時跟蹤性能好，補償電流響應快，無載波諧波電流的特性，使輸出性能穩定，同時ADC模塊和DSP模塊進行采樣調節，采樣速率高，利用CPLD模塊作為DSP模塊連接ADC模塊實現協調控制，能夠有效實現高次諧波電流治理。

技術領域

本實用新型屬于有源電力濾波器控制領域，具體涉及一種基于DSP+CPLD架構的三電平有源電力濾波器控制系統。

背景技術

在當前電網中，非線性負載越來越多，其給電網造成的諧波，無功電壓波動等問題越來越嚴重，且受到廣泛關注。由于有源電力濾波器良好的補償性能及靈活的補償方式而得到越來越多的發展。

有源電力濾波器是電力系統中重要的電力電子技術應用裝置，不僅能對電力系統中的諧波進行有效的抑制，還在一定程度上實現無功功率的動態補償，是保證電力系統良好運行環境和電網改造迫切需要的技術手段。隨著電力電子技術和數字信號處理技術的日益成熟，用全數字化控制技術來實現控制系統的功能和改善系統的性能，優化補償效果及增強系統的穩定性，得到了廣泛的認可。有源電力濾波器的控制特性要求快速，準確的檢測計算諧波，利用生成的指令電流實時的控制三電平逆變器的輸出，確保動態補償電網諧波及無功功率的目的。但是目前控制系統多采用多控制核心，需要協調控制，算法難度大，且成本高；采用單核心控制系統采樣速率較低，但是達不到算法要求，對于高次諧波電流治理效果不理想，PI控制器設計結構復雜。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于DSP+CPLD架構的三電平有源電力濾波器控制系統，以克服現有技術的不足。

為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于DSP+CPLD架構的三電平有源電力濾波器控制系統，包括信號調理模塊、ADC模塊、DSP模塊和CPLD模塊；信號調理模塊的IO輸出端口與ADC模塊的IO輸入端口及DSP模塊的IO輸入端口連接，ADC模塊的IO輸出端口與CPLD模塊的IO輸入端口連接，CPLD模塊的IO輸出端口和DSP模塊的IO輸入端口連接；

信號調理模塊包括高頻信號調理單元和低頻信號調理單元，高頻信號調理單元將采樣值輸入信號高頻信號轉換成采樣值電壓信號傳輸至ADC模塊，低頻信號調理單元將采樣值輸入信號低頻信號轉換成采樣值電壓信號傳輸至DSP模塊；

ADC模塊將接收到的采樣值電壓信號數模轉換成采樣值傳輸至CPLD模塊，CPLD模塊將采樣值與CPLD模塊內設定的閾值比對輸出反饋信號至DSP模塊，通過DSP模塊輸出控制脈沖信號，實現對系統的實時保護功能；

DSP模塊將低頻信號調理單元傳輸的采樣值電壓信號進行數模轉換后進行閾值對比輸出控制脈沖信號。

進一步的，DSP模塊和CPLD模塊通過9位地址總線和16位數據總線進行數據交換。

進一步的，高頻信號調理單元和低頻信號調理單元均包括電阻采樣電路、信號濾波電路、雙極性TVS限幅電路和運算放大電路。

進一步的，信號調理單元電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4和電阻R5，電阻R1一端和電阻R2一端連接，電阻R1另一端接地，電阻R2另一端分別接二極管D1負極、二極管D2正極、電阻R3一端和電阻R5一端，二極管D1正極接驅動電壓負極，二極管D2負極接驅動電壓正極，此處驅動電壓為15V；電阻R3另一端接運算放大器U1的反向輸入端，電阻R5的另一端接運算放大器的輸出端；電阻R4一端接地，另一端接運算放大器的同相輸出端。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果：