基于雙核處理器的有源電力濾波控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙核處理器的有源電力濾波控制器，包括數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理單元、光纖驅(qū)動模塊、人機(jī)界面和I/O接口電路，光纖驅(qū)動模塊的輸入端連接中央處理單元，I/O接口電路和人機(jī)界面與中央處理單元連接；前述中央處理單元包括DSP核和ARM核，DSP內(nèi)核用于支持高強(qiáng)度的實時處理計算，ARM用于負(fù)責(zé)非實時任務(wù)；發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)復(fù)雜的諧波檢測算法、實時控制和通訊，提高了有源電力濾波器的補償精度。
【專利說明】基于雙核處理器的有源電力濾波控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電能質(zhì)量諧波治理領(lǐng)域，涉及一種濾波器，具體地說是一種基于雙核 處理器的有源電力濾波控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)中非線性和時變性負(fù)荷的各種變頻調(diào)速裝置、整流器等負(fù)荷容量不斷增 長，電力電子裝置的開關(guān)動作向電網(wǎng)中注入了大量的諧波和次諧波分量，導(dǎo)致供電網(wǎng)絡(luò)電 能質(zhì)量造成嚴(yán)重的污染，大量的諧波和無功電流注入供電系統(tǒng)，造成系統(tǒng)效率變低，功率因 數(shù)變差，并對其他設(shè)備和裝置產(chǎn)生擾動，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的電能質(zhì)量和電力設(shè)備的安全運行， 而供電方及電力系統(tǒng)設(shè)備、用戶及其用電電器對電能質(zhì)量的要求越來越高，這一矛盾使諧 波污染問題更為重視。如何抑制電網(wǎng)諧波，改善電能質(zhì)量成為近年來研究的熱點，有源電力 濾波器(APF)以其良好額動態(tài)響應(yīng)速度和補償特性，在理論和實際應(yīng)用方面的研究都得到 了廣泛重視。
[0003] 有源濾波要求真正實現(xiàn)無極差的連續(xù)補償及動態(tài)跟蹤補償，響應(yīng)速度快，電流檢 測和電流跟蹤控制的延時直接影響到APF的補償性能，為了提高有源電力濾波器的補償性 能，目前大多方案采用DSP+FPGA或雙DSP的方案，這種方案硬件分離元件多、處理速度慢， 從而影響有源濾波器的可靠性和性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種基于雙核處理器 的有源電力濾波控制器，本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)復(fù)雜的諧波檢測算法、實時控制和通 訊，提高了有源電力濾波器的補償精度。
[0005] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于雙核處理器的有源電力濾波控制 器，包括數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理單元、光纖驅(qū)動模塊、人機(jī)界面和I/O接口電路，光纖驅(qū)動 模塊的輸入端連接中央處理單元，I/O接口電路和人機(jī)界面與中央處理單元連接； 前述中央處理單元包括DSP核和ARM核，DSP內(nèi)核用于支持高強(qiáng)度的實時處理計算，ARM 用于負(fù)責(zé)非實時任務(wù)； 前述DSP核包括諧波電流檢測模塊、直流穩(wěn)壓控制模塊、電流跟蹤控制模塊和PWM脈沖 產(chǎn)生模塊，諧波電流檢測模塊和直流穩(wěn)壓控制模塊連接電流跟蹤控制模塊，電流跟蹤控制 模塊連接PWM脈沖產(chǎn)生模塊，DSP內(nèi)核負(fù)責(zé)諧波電流檢測、直流側(cè)電壓穩(wěn)壓控制、電流跟蹤 控制和產(chǎn)生PWM脈沖，保證控制算法的時效性和可靠性； 前述ARM核包括保護(hù)和容錯模塊以及通訊模塊，所述保護(hù)和容錯模塊分別連接I/O接 口電路和通訊模塊，所述通訊模塊連接人機(jī)界面，所述ARM內(nèi)核負(fù)責(zé)對APF進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)容 錯處理和通訊功能。
[0006] 本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是： 前述數(shù)據(jù)采集模塊包括信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片，信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片 用于將電網(wǎng)的三相電壓、負(fù)載的三相電流、直流側(cè)的電壓和APF的電流模擬信號轉(zhuǎn)變成DSP 識別的數(shù)字信號。
[0007] 前述A/D轉(zhuǎn)換芯片的型號為AD7938 ;中央處理單元的型號為0MAP-L138,采用 C6748 DSP內(nèi)核與ARM9內(nèi)核的雙核結(jié)構(gòu)，單位內(nèi)核頻率為300MHz ;中央處理單元中使用 eCAP捕獲模塊實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓鎖相；中央處理單元中利用增強(qiáng)型高分辨率eHRPWM模塊產(chǎn) 生驅(qū)動脈沖。
[0008] 本發(fā)明可以完全采用現(xiàn)有模塊或器件作為相應(yīng)單元，將其組合連接在一起即可實 現(xiàn)上述技術(shù)方案，因此切實可行。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是： 中央處理單元采用DSP內(nèi)核與ARM內(nèi)核的雙核結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)高達(dá)300 MHz的單位內(nèi)核 頻率，充分利用DSP內(nèi)核支持高強(qiáng)度的實時處理計算，同時讓ARM負(fù)責(zé)非實時任務(wù)。其中， DSP內(nèi)核負(fù)責(zé)諧波電流檢測、直流側(cè)電壓穩(wěn)壓控制、電流跟蹤控制和產(chǎn)生PWM脈沖，保證控 制算法的時效性和可靠性，ARM內(nèi)核核負(fù)責(zé)對APF進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)容錯處理和通訊功能。
[0010] 其ARM內(nèi)核負(fù)責(zé)監(jiān)控控制器和濾波裝置是否處于正常運行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有源濾波 器出現(xiàn)過流、過壓或功率單元過溫時，向功率單元發(fā)出封鎖信號或向斷路器發(fā)出跳閘信號； 同時ARM核負(fù)責(zé)實現(xiàn)與人機(jī)界面和后臺進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)管理。
[0011] 所述的數(shù)據(jù)采樣模塊，包括信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片，負(fù)責(zé)把電網(wǎng)的三相電 壓、負(fù)載的三相電流、直流側(cè)的電壓和APF的電流模擬信號轉(zhuǎn)變成DSP識別的數(shù)字信號。
[0012] 所述的雙核處理器，其DSP核負(fù)責(zé)對采集到的電壓、電流信息的運算把諧波電流 從復(fù)雜電流中分離出來，產(chǎn)生指令電流，并根據(jù)指令電流與APF輸出電流比較產(chǎn)生的誤差 進(jìn)行跟蹤控制，形成驅(qū)動主電路逆變器開關(guān)的脈沖信號，同時DSP核實現(xiàn)控制逆變器直流 側(cè)的電壓穩(wěn)定。
[0013] 該控制器硬件結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)復(fù)雜的諧波檢測算法、實時控制和通訊，提高了有 源電力濾波器的補償精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2為本發(fā)明的中央處理器內(nèi)部原理圖。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1 本實施例提供一種基于雙核處理器的有源電力濾波控制器，結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示， 包括數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理單元、FTLF1321光纖驅(qū)動模塊、人機(jī)界面和I/O接口電路， FTLF1321光纖驅(qū)動模塊的輸入端連接中央處理單元，I/O接口電路和人機(jī)界面與中央處理 單元連接； 中央處理單元包括DSP核和ARM核，DSP內(nèi)核用于支持高強(qiáng)度的實時處理計算，ARM用 于負(fù)責(zé)非實時任務(wù)；DSP核包括諧波電流檢測模塊、直流穩(wěn)壓控制模塊、電流跟蹤控制模塊 和PWM脈沖產(chǎn)生模塊，諧波電流檢測模塊和直流穩(wěn)壓控制模塊連接電流跟蹤控制模塊，電 流跟蹤控制模塊連接PWM脈沖產(chǎn)生模塊，DSP內(nèi)核負(fù)責(zé)諧波電流檢測、直流側(cè)電壓穩(wěn)壓控 制、電流跟蹤控制和產(chǎn)生PWM脈沖，保證控制算法的時效性和可靠性；ARM核包括保護(hù)和容 錯模塊以及通訊模塊，所述保護(hù)和容錯模塊分別連接I/O接口電路和通訊模塊，所述通訊 模塊連接人機(jī)界面，所述ARM內(nèi)核負(fù)責(zé)對APF進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)容錯處理和通訊功能。
[0016] 其中，數(shù)據(jù)采集模塊包括信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片，信號調(diào)理電路和A/D 轉(zhuǎn)換芯片用于將電網(wǎng)的三相電壓、負(fù)載的三相電流、直流側(cè)的電壓和APF的電流模擬信 號轉(zhuǎn)變成DSP識別的數(shù)字信號；A/D轉(zhuǎn)換芯片的型號為AD7938 ;中央處理單元的型號為 0MAP-L138,采用C6748 DSP內(nèi)核與ARM9內(nèi)核的雙核結(jié)構(gòu)，單位內(nèi)核頻率為300MHz ;中央處 理單元中使用eCAP捕獲模塊實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓鎖相；中央處理單元中利用增強(qiáng)型高分辨率 eHRPWM模塊產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。
[0017] 以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 基于雙核處理器的有源電力濾波控制器，包括數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理單元、光纖驅(qū) 動模塊、人機(jī)界面和I/O接口電路，其特征在于，所述光纖驅(qū)動模塊的輸入端連接中央處理 單元，所述I/O接口電路和人機(jī)界面與中央處理單元連接； 所述中央處理單元包括DSP核和ARM核，所述DSP內(nèi)核用于支持高強(qiáng)度的實時處理計 算，所述ARM用于負(fù)責(zé)非實時任務(wù)； 所述DSP核包括諧波電流檢測模塊、直流穩(wěn)壓控制模塊、電流跟蹤控制模塊和PWM脈沖 產(chǎn)生模塊，所述諧波電流檢測模塊和直流穩(wěn)壓控制模塊連接電流跟蹤控制模塊，所述電流 跟蹤控制模塊連接PWM脈沖產(chǎn)生模塊，所述DSP內(nèi)核負(fù)責(zé)諧波電流檢測、直流側(cè)電壓穩(wěn)壓控 制、電流跟蹤控制和產(chǎn)生PWM脈沖，保證控制算法的時效性和可靠性； 所述ARM核包括保護(hù)和容錯模塊以及通訊模塊，所述保護(hù)和容錯模塊分別連接I/O接 口電路和通訊模塊，所述通訊模塊連接人機(jī)界面，所述ARM內(nèi)核負(fù)責(zé)對APF進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)容 錯處理和通訊功能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙核處理器的有源電力濾波控制器，其特征在于，所述 數(shù)據(jù)采集模塊包括信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片，所述信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片用于 將電網(wǎng)的三相電壓、負(fù)載的三相電流、直流側(cè)的電壓和APF的電流模擬信號轉(zhuǎn)變成DSP識別 的數(shù)字信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙核處理器的有源電力濾波控制器，其特征在于，所述 A/D轉(zhuǎn)換芯片的型號為AD7938。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙核處理器的有源電力濾波控制器，其特征在于，所述 中央處理單元的型號為0MAP-L138,采用C6748 DSP內(nèi)核與ARM9內(nèi)核的雙核結(jié)構(gòu)，單位內(nèi)核 頻率為300MHz。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙核處理器的有源電力濾波控制器，其特征在于，所述 中央處理單元中使用eCAP捕獲模塊實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓鎖相。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙核處理器的有源電力濾波控制器，其特征在于，所述 中央處理單元中利用增強(qiáng)型高分辨率eHRPWM模塊產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。
【文檔編號】H02J3/01GK104104084SQ201410340607
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】朱冬宏, 劉海東, 劉在祥 申請人:金海新源電氣江蘇有限公司