一種諧波濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及濾波器技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于一種諧波濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，諸多非線性負(fù)荷，如直流電機(jī)、直流電源、變頻調(diào)速器、整流設(shè)備、電鍍電解設(shè)備、中高頻感應(yīng)加熱設(shè)備、電池充電機(jī)、晶閘管溫控加熱設(shè)備、電力機(jī)車、通訊設(shè)備、音像設(shè)備、變頻器、計(jì)算機(jī)等接入電網(wǎng)，電網(wǎng)諧波含量逐年升高。電網(wǎng)諧波導(dǎo)致的各種危害日益突出，如增加電力設(shè)施負(fù)荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率；產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩致使電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量和電機(jī)壽命；由于渦流和集膚效應(yīng)，使電機(jī)、變壓器、輸電線路等產(chǎn)生附加功率損耗而過(guò)熱；引起無(wú)功補(bǔ)償電容器諧振和諧波放大，導(dǎo)致電容器因過(guò)電流或過(guò)電壓而損壞或無(wú)法投入運(yùn)行等。這些危害使我們認(rèn)識(shí)到電力諧波進(jìn)行治理刻不容緩。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供了一種諧波濾波器，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)布局合理，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)，同時(shí)采用上下變頻濾波器的總體結(jié)構(gòu)，其中將整個(gè)濾波器拆分為兩個(gè)子濾波器，它們均由位平面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，提高處理效率。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種諧波濾波器，包括FPGA主控芯片和A\D轉(zhuǎn)換電路，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、調(diào)制電路和變頻電路，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，諧波分析電路還連接變頻電路，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，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；變頻電路連接諧波分析電路用于，即在A\D轉(zhuǎn)換電路變換得到數(shù)字IF后，經(jīng)數(shù)字下變頻變換為基帶調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)數(shù)字解調(diào)最后得到接收的信息；所述的A\D轉(zhuǎn)換電路連接變送器，變送器后端并聯(lián)有電壓傳感器和電流傳感器用于接受電流和電壓信號(hào)。
[0008]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。
[0009]還包括逆變電路，所述的逆變電路連接驅(qū)動(dòng)電路。
[0010]與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0011]本實(shí)用新型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)，同時(shí)采用上下變頻濾波器的總體結(jié)構(gòu)，其中將整個(gè)濾波器拆分為兩個(gè)子濾波器，它們均由位平面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，提高處理效率。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型的FPGA主控芯片內(nèi)部設(shè)置框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見(jiàn)附圖，一種諧波濾波器，包括FPGA主控芯片I和A\D轉(zhuǎn)換電路2，所述的FPGA主控芯片I內(nèi)部設(shè)置有一級(jí)處理電路101、諧波分析電路102、調(diào)制電路103和變頻電路104，所述一級(jí)處理電路101連接A\D轉(zhuǎn)換電路2，所述的諧波分析電路102連接一級(jí)處理電路101，所述的諧波分析電路102連接調(diào)制電路103，諧波分析電路102還連接變頻電路104，其中，一級(jí)處理電路用于將經(jīng)過(guò)A\D轉(zhuǎn)換電路2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102，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，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；變頻電路連接諧波分析電路用于，即在A\D轉(zhuǎn)換電路變換得到數(shù)字IF后，經(jīng)數(shù)字下變頻變換為基帶調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)數(shù)字解調(diào)最后得到接收的信息；所述的A\D轉(zhuǎn)換電路連接變送器3，變送器3后端并聯(lián)有電壓傳感器4和電流傳感器5用于接受電流信號(hào)501和電壓信號(hào)401，還包括驅(qū)動(dòng)電路6，所述的驅(qū)動(dòng)電路6連接調(diào)制電路102，還包括逆變電路7，所述的逆變電路7連接驅(qū)動(dòng)電路6和濾波器8。在所述的FPGA主控芯片內(nèi)還設(shè)置有微處理器105，所述的微處理器連接諧波分析電路102。
[0015]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種諧波濾波器，包括FPGA主控芯片和A\D轉(zhuǎn)換電路，其特征在于: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、調(diào)制電路和變頻電路，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，諧波分析電路還連接變頻電路，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，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；變頻電路連接諧波分析電路用于，即在A\D轉(zhuǎn)換電路變換得到數(shù)字IF后，經(jīng)數(shù)字下變頻變換為基帶調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)數(shù)字解調(diào)最后得到接收的信息；所述的A\D轉(zhuǎn)換電路連接變送器，變送器后端并聯(lián)有電壓傳感器和電流傳感器用于接受電流和電壓信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波濾波器，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。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種諧波濾波器，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。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種諧波濾波器，包括FPGA主控芯片和A\D轉(zhuǎn)換電路，F(xiàn)PGA主控芯片內(nèi)部設(shè)置有一級(jí)處理電路、諧波分析電路、調(diào)制電路和變頻電路，A\D轉(zhuǎn)換電路連接變送器，變送器后端并聯(lián)有電壓傳感器和電流傳感器用于接受電流和電壓信號(hào)。本實(shí)用新型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)，同時(shí)采用上下變頻濾波器的總體結(jié)構(gòu),其中將整個(gè)濾波器拆分為兩個(gè)子濾波器,它們均由位平面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，提高處理效率。
【IPC分類】H02J3/01
【公開(kāi)號(hào)】CN204651925
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520228302
【發(fā)明人】徐學(xué)東
【申請(qǐng)人】安徽埃菲科電氣設(shè)備制造有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日