有源電力濾波器中的諧波檢測電路設(shè)計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
1．2 諧波分析算法
針對APF的諧波電流檢測的特點，本課題采用基于瞬時無功功率理論的ip-iq檢測法。瞬時無功功率理論是將三相電流變換到α、β坐標(biāo)，大大地簡化了負(fù)載有功功率和無功功率的計算，在檢測三相電路諧波及無功電流中得到了成功的應(yīng)用。經(jīng)坐標(biāo)變換后，電網(wǎng)基波電流的瞬時
無功功率和有功功率在α、β坐標(biāo)系中已成為直流成分，因而只要用低通濾波器濾除交流成分，將直流成分逆變換后，就得到電網(wǎng)基波電流。這樣，電網(wǎng)電流減去已檢測出的基波電流，就得到電網(wǎng)的諧波電流。
基于ip-iq算法的諧波電流檢測方法原理圖如圖3所示。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
諧波檢測電路由DSP外圍電路、模擬信號調(diào)理電路、A／D采樣電路、過零檢測電路及鎖相倍頻電路等5部分組成。
2．1 模擬信號調(diào)理電路
模擬信號調(diào)理電路主要是霍爾電流傳感器、可編程有源濾波芯片MAX260組成，其原理框圖如圖4所示。
電網(wǎng)電流在經(jīng)萊姆霍爾電流傳感器按一定比例縮小后，在精密采樣電阻上形成一個壓降，即將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鲏盒盘?如圖5所示)，之后電壓信號進(jìn)入抗混疊濾波器MAX260中，將頻率為O．5倍采樣頻率以上的諧波信號濾除。
為了避免三相負(fù)載電流檢測信號中的高頻分量造成數(shù)字采樣中的混疊現(xiàn)象，影響諧波檢測的精度，必須設(shè)置抗混疊低通濾波器進(jìn)行濾波；根據(jù)香農(nóng)采樣定理，被采樣信號中的最高次分量頻率應(yīng)小于或等于采樣頻率的一半。截止頻率設(shè)置較低，能保證濾除效果，但是過低的截止頻率將使被濾波信號存在過大的相位移，給信號檢測的實時性和準(zhǔn)確性帶來影響。所以，應(yīng)當(dāng)合理選擇抗混疊低通濾波器的截止頻率，使之在保證有效濾除高頻噪聲的前提下，同時有效保證信號數(shù)字采樣的精度。
抗混疊濾波器采用Maxim公司生產(chǎn)的可編程通用有源濾波器芯片MAX260。C8051F330與MAX260的電路連接圖如圖6所示。MAX260內(nèi)部有兩個濾波器A和B，這兩個濾波器均需要一個外部時鐘，在這里濾波器A和B共用一個外部時鐘，這個外部時鐘是由單片機(jī)的定時器來完成的。在設(shè)置濾波器參數(shù)時中，A、B兩個濾波器均被設(shè)置成二階的巴特沃斯低通濾波器，截止頻率為6000 Hz，通帶紋波系數(shù)為0．5dB，阻帶衰減20dB。為了提高濾波效果，將A和B兩個濾波器級聯(lián)起來，即濾波器A的輸出信號作為濾波器B的輸入信號，以增強(qiáng)濾波效果。
2．2 AD7656采樣電路
AD7656與DSP7656的接口電路如圖7所示。
AD7656連接外圍電路時，在DVCC、AVCC、VDRIVE、REFIN／0UT和VSS引腳須加1組去耦電路，該去耦電路是由1個10 μF和1個100 nF電容組成。去耦電容要盡量靠近器件，以達(dá)到更好的去耦效果。AD7656其他關(guān)鍵引腳的連接是STBY接VDRIVE，選擇正常模式；RANGE接地表示選擇輸入范圍±10 V；SER／PAR接地。選擇并行接口；W／B接地表示16位并行輸出；WR／REFEN／DIS接VDRIVE表示選擇內(nèi)部參考。
2．3 過零檢測電路
過零檢測電路電路圖如圖8所示。采用宇波公司的CHV-25P霍爾電壓傳感器，此霍爾電壓傳感器的額定電流為10 mA，原邊與副邊匝數(shù)比為2500：1000．所以在將A相電網(wǎng)電壓接入霍爾電壓傳感器前，需要通過一個限流電阻進(jìn)行限流，以免電流過大將霍爾電壓傳感器燒壞，它
的M端為副邊電流輸出端，需要加一支采樣電阻，將電阻上的壓降引入一個由運(yùn)算放大器CA3140及4個電阻組成的滯回比較器，然后在其輸出端通過一個由兩個二極管組成的鉗位電路之后，將高低電平鎖定為5 V和0 V，然后再進(jìn)入一個與非門CD4093，對輸出信號進(jìn)行整形。
霍爾傳感器相關(guān)文章:霍爾傳感器工作原理
霍爾傳感器相關(guān)文章:霍爾傳感器原理
評論