專利名稱：有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域電力電子裝置的檢測(cè)環(huán)節(jié)，尤其涉及一種有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前各種以開(kāi)關(guān)方式工作的電力電子裝置不斷增加，使電力系統(tǒng)的電壓、電流發(fā)生畸變，給供電質(zhì)量造成嚴(yán)重污染。補(bǔ)償電力系統(tǒng)的諧波，改善電能質(zhì)量成為急需解決的技術(shù)問(wèn)題。有源電力濾波器(簡(jiǎn)稱APF)是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能對(duì)大小和頻率均變化的諧波和無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，它可以克服傳統(tǒng)LC無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)，因此研究APF具有重要的實(shí)際意義。APF屬于實(shí)時(shí)控制裝置，理論上要求補(bǔ)償電流實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)載諧波電流分量。但延時(shí)的存在使得補(bǔ)償電流與電網(wǎng)電流會(huì)有一定的相位差，會(huì)對(duì)高次諧波補(bǔ)償效果造成影響，甚至放大高次諧波，不但影響APF補(bǔ)償效果，還有可能對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染。傳統(tǒng)的APF諧波檢測(cè)裝置有較大延時(shí)，影響了 APF的性能。因此，亟需一種裝置以解決上述問(wèn)題，來(lái)實(shí)現(xiàn)在檢測(cè)諧波的同時(shí)進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是需要提供一種具有延時(shí)補(bǔ)償?shù)挠性措娏V波器諧波檢測(cè)裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置，該裝置包括電流傳感器，其用于對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行采樣；信號(hào)調(diào)理電路，其耦接于所述電流傳感器，所述信號(hào)調(diào)理電路包括放大電路和二階抗混疊低通濾波器，所述信號(hào)調(diào)理電路對(duì)來(lái)自所述電流傳感器的采樣后的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；串聯(lián)超前補(bǔ)償電路，其耦接于所述信號(hào)調(diào)理電路，對(duì)所述信號(hào)調(diào)理電路中所述二階抗混疊低通濾波器濾波時(shí)產(chǎn)生的延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償；FBD法諧波計(jì)算模塊，其耦接于所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路，利用FBD法對(duì)來(lái)自所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路的補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算；以及全通濾波器，其耦接于所述FBD法諧波計(jì)算模塊，對(duì)所述電流傳感器進(jìn)行采樣時(shí)產(chǎn)生的相位延時(shí)和所述FBD法諧波計(jì)算模塊計(jì)算時(shí)產(chǎn)生的延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償以輸出諧波電流。本實(shí)用新型提供的有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置，優(yōu)選地，所述FBD法諧波計(jì)算模塊由DSP芯片實(shí)現(xiàn)，所述DSP芯片包括A/D采樣單元、計(jì)算單元和D/A輸出單元，其中，所述A/D采樣單元與所述計(jì)算單元連接，其將來(lái)自所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路的補(bǔ)償后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述計(jì)算單元與所述D/A輸出單元連接，其利用FBD算法對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)
3[0015]所述D/A輸出單元，其將DSP芯片計(jì)算得到的結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出至所述全通濾波器。本實(shí)用新型提供的有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置，優(yōu)選地，所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路包括第一電阻、第二電阻和一個(gè)電容，其中，所述第一電阻和所述電容并聯(lián)后與所述第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端接地。本實(shí)用新型提供的有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置，優(yōu)選地，所述全通濾波器是由三個(gè)阻值相同的電阻元件、一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)電容元件構(gòu)成的一階全通濾波器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型通過(guò)在FBD法諧波計(jì)算模塊中的A/D采樣單元之前增設(shè)一個(gè)串聯(lián)超前補(bǔ)償電路，用來(lái)補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路中的抗混疊模擬濾波器產(chǎn)生的延時(shí)，以及在FBD法諧波計(jì)算模塊的D/A輸出單元之后增設(shè)一階全通濾波器，對(duì)其他純延時(shí)和電流傳感器相位滯后的延時(shí)進(jìn)行總體相位補(bǔ)償，可以很好的補(bǔ)償諧波檢測(cè)過(guò)程的延時(shí)，滿足了實(shí)時(shí)性的要求，大幅度提高有源電力濾波器的延時(shí)補(bǔ)償效果。本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例共同用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖I是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的具有延時(shí)補(bǔ)償?shù)挠性措娏V波器諧波檢測(cè)裝置；圖2是根據(jù)圖I所示的實(shí)施方式的信號(hào)調(diào)理電路2內(nèi)抗混疊濾波器的硬件電路圖；圖3是根據(jù)圖I所示的實(shí)施方式的串聯(lián)超前補(bǔ)償電路3的硬件電路圖；圖4是FBD法諧波計(jì)算模塊4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)圖I所示的實(shí)施方式的全通濾波器5的硬件電路圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，借此對(duì)本實(shí)用新型如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本實(shí)用新型中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。圖I是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的具有延時(shí)補(bǔ)償?shù)挠性措娏V波器(以下簡(jiǎn)稱APF)諧波檢測(cè)裝置，下面參考圖1，詳細(xì)說(shuō)明該諧波檢測(cè)裝置的組成部分以及各部分的功能。該諧波檢測(cè)裝置包括電流傳感器I、信號(hào)調(diào)理電路2、串聯(lián)超前補(bǔ)償電路3、FBD法諧波計(jì)算模塊4以及全通濾波器5組成。其中，電流傳感器I耦接于信號(hào)調(diào)理電路2，信號(hào)調(diào)理電路2耦接于串聯(lián)超前補(bǔ)償電路3的前端，串聯(lián)超前補(bǔ)償電路3的后端耦接于FBD法諧波計(jì)算模塊4，F(xiàn)BD法諧波檢測(cè)模塊4耦接于全通濾波器5。如圖I所示，電流傳感器1，其用來(lái)采樣負(fù)載電流iLb> iLc0電流傳感器I將電流信號(hào)變換為電壓信號(hào)，它的一次電流和二次電流的相位并不完全一致，二者之間存在著一定的相位延時(shí)。信號(hào)調(diào)理電路2，其接收來(lái)自電流傳感器I中的采樣后的信號(hào)，然后對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，即對(duì)其放大和濾波，然后輸出。信號(hào)調(diào)理電路2由放大電路和二階抗混疊低通濾波器(具體如圖2所示)組成，其中，二階抗混疊低通濾波器用于將混疊的高頻分量進(jìn)行衰減以保證諧波檢測(cè)的精度，但是在濾除高頻信號(hào)的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生延時(shí)。圖2是本實(shí)施方式的二階抗混疊低通濾波器，其中,R1和CpR2和C2分別構(gòu)成一階無(wú)源濾波電路，二者與運(yùn)算放大器U1串聯(lián)構(gòu)成有源的二階抗混疊低通濾波器，C1的另一端接運(yùn)算放大器U1的輸出，C2的另一端接地，C3和C4分別接在地和正負(fù)15V電源之間，用于濾除干擾信號(hào)。圖3是本實(shí)施方式的串聯(lián)超前補(bǔ)償電路3的硬件電路圖，如圖3所示，串聯(lián)超前補(bǔ)償電路3是由兩個(gè)電阻元件和一個(gè)電容元件構(gòu)成，其中，R3和C5并聯(lián)，前端接信號(hào)輸入，后端與R4和輸出連接，R4的另一端接地。其用來(lái)補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路2內(nèi)的二階抗混疊低通濾波器在濾波時(shí)產(chǎn)生的延時(shí)，并將補(bǔ)償延時(shí)后的信號(hào)發(fā)送至FBD法諧波計(jì)算模塊4中。圖4是FBD法諧波計(jì)算模塊4的結(jié)構(gòu)示意圖，F(xiàn)BD法諧波計(jì)算模塊4用于利用FBD法對(duì)來(lái)自所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路4的補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算。如圖4所示，F(xiàn)BD法諧波計(jì)算模塊4由DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括DSP芯片內(nèi)A/D采樣單元、DSP芯片計(jì)算單元和DSP芯片內(nèi)D/A輸出單元。其中DSP芯片內(nèi)A/D采樣單元與DSP芯片計(jì)算單元連接，其用于將來(lái)自所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路的補(bǔ)償后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；DSP芯片計(jì)算單元與DSP芯片內(nèi)的D/A輸出單元連接，其用于利用FBD算法對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送至與其連接的DSP芯片內(nèi)D/A輸出單元；DSP芯片內(nèi)D/A輸出單元將DSP芯片計(jì)算得到的結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后輸出至全通濾波器5。FBD法諧波計(jì)算模塊4在進(jìn)行計(jì)算時(shí)也會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，其中包括A/D采樣用時(shí)和DSP完成FBD法計(jì)算任務(wù)所需用時(shí)，這部分的延時(shí)與芯片的型號(hào)有關(guān)系，另外，在FBD法中的數(shù)字低通濾波器(LPF)也會(huì)引入的計(jì)算延時(shí)。圖5是本實(shí)施方式的全通濾波器5，全通濾波器5由三個(gè)阻值相同的電阻元件、一個(gè)放大器和一個(gè)電容元件構(gòu)成一階全通濾波器，其中R5 —端接信號(hào)輸入，另一端接運(yùn)算放大器U2的反相輸入端，R6是反饋電阻，接在運(yùn)算放大器U2的反相輸入端和輸出端，R7和C6構(gòu)成一階無(wú)源濾波電路，前端與R5 —起接信號(hào)輸入，后端接運(yùn)算放大器U2的同相輸入端，R7的另一端接地。其用來(lái)補(bǔ)償諧波檢測(cè)部分的純延時(shí)和電流傳感器的相位滯后，以得到諧波電流 ifih、ibh、ich。綜上，本實(shí)用新型的諧波檢測(cè)裝置，通過(guò)在FBD法諧波計(jì)算模塊中的DSP芯片內(nèi)A/D采樣單元之前增設(shè)一個(gè)硬件串聯(lián)超前補(bǔ)償電路，用來(lái)補(bǔ)償信號(hào)調(diào)理電路中的抗混疊模擬濾波器產(chǎn)生的延時(shí)，以及在FBD法諧波計(jì)算模塊的DSP芯片內(nèi)D/A輸出單元之后增設(shè)一階全通濾波器，對(duì)其他純延時(shí)和電流傳感器相位滯后的延時(shí)進(jìn)行總體相位補(bǔ)償，可以很好的補(bǔ)償諧波檢測(cè)過(guò)程的延時(shí)，滿足了實(shí)時(shí)性的要求，大幅度提高有源電力濾波器的補(bǔ)償效果。當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置，其特征在于，包括電流傳感器，其對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行采樣；信號(hào)調(diào)理電路，其耦接于所述電流傳感器，所述信號(hào)調(diào)理電路包括放大電路和二階抗混疊低通濾波器，所述信號(hào)調(diào)理電路對(duì)來(lái)自所述電流傳感器的采樣后的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；串聯(lián)超前補(bǔ)償電路，其耦接于所述信號(hào)調(diào)理電路，對(duì)所述信號(hào)調(diào)理電路中所述二階抗混疊低通濾波器濾波時(shí)產(chǎn)生的延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償；FBD法諧波計(jì)算模塊，其耦接于所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路，利用FBD法對(duì)來(lái)自所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路的補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算；以及全通濾波器，其耦接于所述FBD法諧波計(jì)算模塊，對(duì)所述電流傳感器進(jìn)行采樣時(shí)產(chǎn)生的相位延時(shí)和所述FBD法諧波計(jì)算模塊計(jì)算時(shí)產(chǎn)生的延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償以輸出諧波電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置，其特征在于，所述FBD法諧波計(jì)算模塊由DSP芯片實(shí)現(xiàn)，所述DSP芯片包括A/D采樣單元、計(jì)算單元和D/A輸出單元，其中，所述A/D采樣單元與所述計(jì)算單元連接，其將來(lái)自所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路的補(bǔ)償后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述計(jì)算單元與所述D/A輸出單元連接，其利用FBD算法對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)算；所述D/A輸出單元，其將DSP芯片計(jì)算得到的結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出至所述全通濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置，其特征在于，所述串聯(lián)超前補(bǔ)償電路包括第一電阻、第二電阻和一個(gè)電容，其中，所述第一電阻和所述電容并聯(lián)后與所述第二電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置，其特征在于，所述全通濾波器是由三個(gè)阻值相同的電阻元件、一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)電容元件構(gòu)成的一階全通濾波器。專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種有源電力濾波器諧波檢測(cè)裝置，包括電流傳感器，其對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行采樣；信號(hào)調(diào)理電路包括放大電路和二階抗混疊低通濾波器，信號(hào)調(diào)理電路對(duì)來(lái)自電流傳感器的采樣后的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；串聯(lián)超前補(bǔ)償電路，對(duì)信號(hào)調(diào)理電路中二階抗混疊低通濾波器濾波時(shí)產(chǎn)生的延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償；FBD法諧波計(jì)算模塊，利用FBD法對(duì)來(lái)自串聯(lián)超前補(bǔ)償電路的補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算；全通濾波器，對(duì)電流傳感器進(jìn)行采樣時(shí)產(chǎn)生的相位延時(shí)和FBD法諧波計(jì)算模塊計(jì)算時(shí)產(chǎn)生的延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償以輸出諧波電流。本實(shí)用新型對(duì)純延時(shí)和電流傳感器相位滯后的延時(shí)進(jìn)行總體相位補(bǔ)償，可以很好的補(bǔ)償諧波檢測(cè)過(guò)程的延時(shí)。
文檔編號(hào)G01R23/165GK202735407SQ20122046248
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者曹一家, 于晶榮, 陳崗, 曹小明, 徐勇 申請(qǐng)人:曹一家