有源電力濾波器中的諧波檢測電路設計

作者：時間：2011-01-14 來源：網(wǎng)絡

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2．4 過零信號與電網(wǎng)信號相位差的解決方法
在示波器上將過零信號與正弦信號拉伸之后發(fā)現(xiàn)，過零信號超前正弦信號200 μs。對過零信號進行了硬件補償。如圖9所示，時間常數(shù)τ=RC，且τ要滿足τ≥200μs的條件。在圖中CA3140是一個電壓比較器，調(diào)節(jié)R的阻值就可以調(diào)節(jié)CA3140輸出信號的高電平寬度，然后與輸入信號進入與門74LS08，得到輸出信號，此輸出信號不再具有占空比50％的特點，但這不妨礙過零信號的準確性，因為DSP的CAP4只是捕獲其上升沿，將過零方波的上升沿推遲200μ也就達到了過零信號與正弦信號同步的目的。

2．5 鎖相倍頻電路
鎖相倍頻電路采用了鎖相環(huán)芯片(Phase Locked Loop，PLL)74HC4046、累加計數(shù)器CD4040和低通濾波器組成，其電路連接圖如圖10所示。A相電壓信號過零信號檢測電路后得到與A相電壓同步的50 Hz方波，此方渡作為鎖相倍頻電路的輸入信號進入鎖相環(huán)芯片74HCA046的14號引腳，4號引腳是74HC4046內(nèi)部壓控振蕩器的輸出端，其輸出信號進入二進制計數(shù)器CD4040的10號引腳，進行256倍倍頻，其倍頻信號從二進制計數(shù)器CD4040的13號引腳輸出又進入74HCA046的3號引腳，即比較信號輸入端，74HCA046內(nèi)部的相位比較器對兩個信號進行相位比較后，從相位比較器的輸出端13號引腳輸入。經(jīng)過由R1、R2和C組成的低通濾波器，將高頻噪聲濾除后，再進入74HC4046的內(nèi)部壓控振蕩器，作為其控制信號，從上述過程可以看到這是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過不斷的調(diào)節(jié)，使輸出信號頻率為輸入信號頻率的256倍，并且使輸入信號與比較信號的頻差為0。

鎖相倍頻電路能否迅速穩(wěn)定并準確倍頻出12．8 kHz方波，是整個檢測模塊乃至整個有源電力濾波器在開機后能否在最短時間開始工作的關鍵，所以，為了研究鎖相倍頻電路的暫態(tài)特性，畫出鎖相倍頻電路這個閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理框圖，如圖11所示。

3 系統(tǒng)軟件設計
本檢測模塊的軟件主要包括主程序、A／D采樣子程序、諧波電流指令計算子程序、鐵存儲器數(shù)據(jù)讀寫子程序等三部分組成。其中前兩項是運行在DSP TMS320F2812上的程序，最后一項是運行在單片機C8051F330上的程序。
3．1 主程序設計
在系統(tǒng)上電之后，首先進行系統(tǒng)的初始化，按默認值設置系統(tǒng)時鐘、各外設時鐘、I2C通信速度，還要開啟相關外設，如PWM輸出、定時器，以及相關外設的中斷，如捕獲中斷、I2C通信中斷、定時器中斷等等，系統(tǒng)初始化完成之后，通過查詢一個標志位判斷是否讀取鐵電存儲器當中的數(shù)據(jù)。鐵電存儲器存儲的數(shù)據(jù)主要是一個電網(wǎng)周期內(nèi)256個點所對應的正弦值和余弦值，以及各個外設的設定選項，待將鐵電存儲器中的數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存中開辟的單元后，按照這些外設設定選項重新去設定各個外設，設定完成之后，通過一個標志位再次判斷是否讀取鐵電存儲器中的數(shù)據(jù)，之后會進到一個循環(huán)當中，不斷查詢是否要進行諧波電流計算，諧波電流計算完成之后，再判斷是否發(fā)出相應的PWM波，并按照相應的標志位做出相應的動作，同時這個循環(huán)也是一個等待捕獲中斷的過程，待有捕獲中斷發(fā)生后就會啟動外部A／D轉(zhuǎn)換芯片進行采樣，并將相關數(shù)據(jù)傳送回DSP中，并置諧波電流計算標志位。
3．2 A／D采樣子程序
在DSP TMS320F2812的CAP5捕獲到由鎖相倍頻電路發(fā)出的12．8 kHz方波的上升沿后，GPIOB11就會發(fā)出一個低電平信號的片選信號給AD7656的CS端，之后GPIOB10就會發(fā)出一個高電平信號來啟動 AD7656對6路模擬信號同時進行采樣，GPIOB1O與AD7656的CONVSTA、CONVSTB和CONVSTC相連，這樣就可以同時啟動 AD7656同時對6路模擬信號采樣。