一種波形系數(shù)校正裝置及方法與流程

本發(fā)明涉及一種波形系數(shù)校正裝置及方法，屬于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在中小微容量發(fā)電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載容量較高且含有大量諧波時(shí)，發(fā)電機(jī)母線電壓電流中的諧波含量也會(huì)大幅增加，波形系數(shù)等指標(biāo)參數(shù)無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，使得發(fā)電機(jī)系統(tǒng)無(wú)法連接多個(gè)負(fù)載共同工作，甚至造成系統(tǒng)崩潰。其成因主要是當(dāng)諧波電流顯著增加時(shí)，發(fā)電機(jī)出口波形會(huì)發(fā)生嚴(yán)重畸變，無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的波形系數(shù)小于3%的要求；目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)始這方面的研究，主要是通過(guò)容性電流補(bǔ)償和諧波治理這兩個(gè)角度進(jìn)行，諧波治理目前以無(wú)源濾波和固定容量為主。不過(guò)由于負(fù)載的多樣性，使得治理效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種波形系數(shù)校正裝置及方法，能夠優(yōu)化濾波容量，寬范圍（0-50次諧波范圍內(nèi)）調(diào)整波形系數(shù)，適應(yīng)不同的負(fù)載要求，校正波形系數(shù)，解決背景技術(shù)存在的上述問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種波形系數(shù)校正裝置，包含主控制器、電壓電流采樣裝置一、電壓電流采樣裝置二、發(fā)電機(jī)、容量計(jì)算模塊、電壓電流采樣裝置三、負(fù)載、驅(qū)動(dòng)模塊、濾波裝置、調(diào)節(jié)容量模塊和波形調(diào)整模塊，所述主控制器通過(guò)電壓電流采樣裝置一與發(fā)電機(jī)互相連接，通過(guò)電壓電流采樣裝置二與濾波裝置互相連接，通過(guò)電壓電流采樣裝置三與負(fù)載互相連接，通過(guò)容量計(jì)算模塊與驅(qū)動(dòng)模塊互相連接；驅(qū)動(dòng)模塊還分別與發(fā)電機(jī)、負(fù)載和濾波裝置連接，負(fù)載依次通過(guò)調(diào)節(jié)容量模塊和波形調(diào)整模塊與濾波裝置連接。

所述濾波裝置，包含可變電感一、可變電感二、電容器一、電容器二和功率器件，可變電感一與電容器一串聯(lián)，電容器二和功率器件并聯(lián)后串接可變電感二。

所述主控制器為DSP28335芯片。

一種波形系數(shù)校正方法，包含如下步驟：

采用一種波形系數(shù)校正裝置進(jìn)行，該裝置包含主控制器、電壓電流采樣裝置一、電壓電流采樣裝置二、發(fā)電機(jī)、容量計(jì)算模塊、電壓電流采樣裝置三、負(fù)載、驅(qū)動(dòng)模塊、濾波裝置、調(diào)節(jié)容量模塊和波形調(diào)整模塊，所述主控制器通過(guò)電壓電流采樣裝置一與發(fā)電機(jī)互相連接，通過(guò)電壓電流采樣裝置二與濾波裝置互相連接，通過(guò)電壓電流采樣裝置三與負(fù)載互相連接，通過(guò)容量計(jì)算模塊與驅(qū)動(dòng)模塊互相連接；驅(qū)動(dòng)模塊還分別與發(fā)電機(jī)、負(fù)載和濾波裝置連接，負(fù)載依次通過(guò)調(diào)節(jié)容量模塊和波形調(diào)整模塊與濾波裝置連接；

整個(gè)系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，主控制器采集發(fā)電機(jī)母線、濾波裝置、負(fù)載的電壓電流，通過(guò)比較系統(tǒng)母線實(shí)際波形系數(shù)與參考值，得到控制誤差，計(jì)算此時(shí)發(fā)電機(jī)母線中的諧波含量和所需補(bǔ)償容量，再經(jīng)過(guò)計(jì)算取得實(shí)時(shí)控制信號(hào)，實(shí)時(shí)控制信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊放大，通過(guò)調(diào)節(jié)容量模塊進(jìn)行容量?jī)?yōu)化，通過(guò)波形調(diào)整模塊在0-50次諧波范圍內(nèi)調(diào)整，通過(guò)濾波裝置控制自身的功率器件的移相角，實(shí)現(xiàn)校正母線波形系數(shù)。

采用DSP28335芯片作為主控制器，通過(guò)電壓電流采樣裝置一采集發(fā)電機(jī)的電壓電流，通過(guò)電壓電流采樣裝置二采集濾波裝置的電壓電流，通過(guò)電壓電流采樣裝置三采集負(fù)載的電壓電流，通過(guò)容量計(jì)算模塊計(jì)算濾波容量，通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊控制濾波裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)容量模塊優(yōu)化，適應(yīng)不同容量和電壓等級(jí)的負(fù)載，通過(guò)波形調(diào)整模塊在0-50次諧波范圍內(nèi)校正波形系數(shù)，使波形系數(shù)滿足要求；系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，通過(guò)采樣發(fā)電機(jī)母線電壓、電流，計(jì)算出實(shí)時(shí)的波形系數(shù)，與波形系數(shù)參考值比較得到誤差信號(hào)，經(jīng)DSP28335計(jì)算出主控制器所需控制信號(hào)，通過(guò)濾波裝置校正系統(tǒng)的波形系數(shù)。

本發(fā)明的積極效果：充分發(fā)揮了單片機(jī)速度快，穩(wěn)定性高的特性，結(jié)合調(diào)節(jié)容量模塊和波形調(diào)整模塊，可以校正系統(tǒng)波形系數(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，適應(yīng)性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例濾波裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：主控制器1、電壓電流采樣裝置一2、電壓電流采樣裝置二3、發(fā)電機(jī)4、容量計(jì)算模塊5、電壓電流采樣裝置三6、負(fù)載7、驅(qū)動(dòng)模塊8、濾波裝置9、調(diào)節(jié)容量模塊10、波形調(diào)整模塊11、可變電感一L1、可變電感二L2、電容器一C1、電容器二C2、功率器件K1。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明：

一種波形系數(shù)校正裝置，包含主控制器1、電壓電流采樣裝置一2、電壓電流采樣裝置二3、發(fā)電機(jī)4、容量計(jì)算模塊5、電壓電流采樣裝置三6、負(fù)載7、驅(qū)動(dòng)模塊8、濾波裝置9、調(diào)節(jié)容量模塊10和波形調(diào)整模塊11，所述主控制器1通過(guò)電壓電流采樣裝置一2與發(fā)電機(jī)4互相連接，通過(guò)電壓電流采樣裝置二3與濾波裝置9互相連接，通過(guò)電壓電流采樣裝置三6與負(fù)載7互相連接，通過(guò)容量計(jì)算模塊5與驅(qū)動(dòng)模塊8互相連接；驅(qū)動(dòng)模塊還分別與發(fā)電機(jī)4、負(fù)載7和濾波裝置9連接，負(fù)載7依次通過(guò)調(diào)節(jié)容量模塊10和波形調(diào)整模塊11與濾波裝置9連接。

所述濾波裝置9，包含可變電感一L1、可變電感二L2、電容器一C1、電容器二C2和功率器件K1，可變電感一L1與電容器一C1串聯(lián)，電容器二C2和功率器件K1并聯(lián)后串接可變電感二L2。

所述主控制器1的主要元件為DSP28335芯片。

一種波形系數(shù)校正方法，包含如下步驟：

采用一種波形系數(shù)校正裝置進(jìn)行，該裝置包含主控制器1、電壓電流采樣裝置一2、電壓電流采樣裝置二3、發(fā)電機(jī)4、容量計(jì)算模塊5、電壓電流采樣裝置三6、負(fù)載7、驅(qū)動(dòng)模塊8、濾波裝置9、調(diào)節(jié)容量模塊10和波形調(diào)整模塊11，所述主控制器1通過(guò)電壓電流采樣裝置一2與發(fā)電機(jī)4互相連接，通過(guò)電壓電流采樣裝置二3與濾波裝置9互相連接，通過(guò)電壓電流采樣裝置三6與負(fù)載7互相連接，通過(guò)容量計(jì)算模塊5與驅(qū)動(dòng)模塊8互相連接；驅(qū)動(dòng)模塊還分別與發(fā)電機(jī)4、負(fù)載7和濾波裝置9連接，負(fù)載7依次通過(guò)調(diào)節(jié)容量模塊10和波形調(diào)整模塊11與濾波裝置9連接；

整個(gè)系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，主控制器1采集發(fā)電機(jī)4母線、濾波裝置9、負(fù)載7的電壓電流，通過(guò)比較系統(tǒng)母線實(shí)際波形系數(shù)與參考值，得到控制誤差，計(jì)算此時(shí)發(fā)電機(jī)母線中的諧波含量和所需補(bǔ)償容量，再經(jīng)過(guò)計(jì)算取得實(shí)時(shí)控制信號(hào)，實(shí)時(shí)控制信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊8放大，通過(guò)調(diào)節(jié)容量模塊10進(jìn)行容量?jī)?yōu)化，通過(guò)波形調(diào)整模塊11在0-50次諧波范圍內(nèi)調(diào)整，通過(guò)濾波裝置9控制自身的功率器件的移相角，實(shí)現(xiàn)校正母線波形系數(shù)。

采用DSP28335芯片作為主控制器1，通過(guò)電壓電流采樣裝置一2采集發(fā)電機(jī)4的電壓電流，通過(guò)電壓電流采樣裝置二3采集濾波裝置9的電壓電流，通過(guò)電壓電流采樣裝置三6采集負(fù)載7的電壓電流，通過(guò)容量計(jì)算模塊5計(jì)算濾波容量，通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊8控制濾波裝置9，通過(guò)調(diào)節(jié)容量模塊10優(yōu)化，適應(yīng)不同容量和電壓等級(jí)的負(fù)載，通過(guò)波形調(diào)整模塊11在0-50次諧波范圍內(nèi)校正波形系數(shù)，使波形系數(shù)滿足要求；系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，通過(guò)采樣發(fā)電機(jī)母線電壓、電流，計(jì)算出實(shí)時(shí)的波形系數(shù)，與波形系數(shù)參考值比較得到誤差信號(hào)，經(jīng)DSP28335計(jì)算出主控制器所需控制信號(hào)，通過(guò)濾波裝置9校正系統(tǒng)的波形系數(shù)。

參照附圖3，L1和L2分別為可變電感一和可變電感二，C1和C2為分別電容器一和電容器二，K1為功率器件，DSP28335通過(guò)計(jì)算后得到的控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)放大，通過(guò)調(diào)整功率器件K1的移相角和可變電感二L2優(yōu)化容量，結(jié)合可變電感一L1、電容器一C1實(shí)現(xiàn)寬范圍波形系數(shù)校正，可在控制過(guò)程中實(shí)時(shí)不間斷調(diào)節(jié)，達(dá)到校正波形系數(shù)的目的。

參照附圖 2，

本發(fā)明具體步驟如下：

1、自動(dòng)運(yùn)行初始化；

2、判斷上電自檢是否完成，如果未完成，故障報(bào)警后自動(dòng)運(yùn)行初始化；

3、完成自檢后啟動(dòng)，判斷是否有故障報(bào)警；如果有故障報(bào)警，進(jìn)行故障處理后自動(dòng)運(yùn)行初始化；

4、采集發(fā)電機(jī)母線、濾波裝置、容量計(jì)算模塊、負(fù)載的電壓電流信號(hào)；比較實(shí)際波形系數(shù)與參考值，得到信號(hào)誤差，計(jì)算此時(shí)需要調(diào)整的容量，取得實(shí)時(shí)控制信號(hào)；

5、判斷容量計(jì)算是否完成；如果沒(méi)有，改變PI調(diào)節(jié)參數(shù)后，自動(dòng)運(yùn)行初始化；

6、通過(guò)波形系數(shù)調(diào)整策略控制濾波裝置中的移相角，吸收發(fā)電機(jī)母線上的諧波，調(diào)整系統(tǒng)波形系數(shù)；

8、判斷波形是否符合要求；如果不符合，自動(dòng)運(yùn)行初始化；

9、結(jié)束。