一種有源濾波器中電傳達(dá)感器噪音克服電路
2 分 析
逆變器電路在任務(wù)時(shí)會(huì)發(fā)生許多高頻電流諧波,這些高頻諧波會(huì)發(fā)生高頻電磁場(chǎng),這些空間散布的高頻電磁場(chǎng)會(huì)在采樣電路中發(fā)生許多攪擾,會(huì)在信號(hào)傳輸線路當(dāng)中發(fā)生許多電壓攪擾信號(hào)。由于導(dǎo)線散布參數(shù)的龐雜和非線性特征。這些攪擾的電壓信號(hào)往往表現(xiàn)為噪聲信號(hào),噪聲是不可以被信號(hào)濾波器完壁濾除的,議決低通濾波之后,其截止頻率以下的噪聲信號(hào)任然保管,而這些噪聲信號(hào)將參與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算,最后影響發(fā)出,使得有源電力濾波器的實(shí)踐的成效大打折扣。電流采樣回路框圖如圖2所示。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/180948.htm
各部作用如下:
(1)傳感器。采集電力配備中的各個(gè)信號(hào),使之轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所能識(shí)別的信號(hào)。傳感器普通要求精度較高,線性度較好,溫漂盡能夠小。關(guān)于電力系統(tǒng)中的傳感器通常關(guān)于不一樣被測(cè)目的做如下選型:通常運(yùn)用變壓器(PT)做交流電壓信號(hào)輸進(jìn);運(yùn)用電流互感器或許霍爾傳感器做電流輸進(jìn)。
2)傳輸線路。將傳感器(互感器)輸出的電信號(hào)傳遞給低通濾波電路.普通為導(dǎo)線即可。
(3)低通濾波器。電力系統(tǒng)中的電壓電流信號(hào)普通無(wú)法直接送到A/D轉(zhuǎn)換器的輸進(jìn)端,同時(shí)PWM調(diào)制使得逆變器輸出中存在調(diào)制頻率附近的電流信號(hào)。這些信號(hào)也會(huì)被傳感器(互感器)送回采樣調(diào)理回路,而這些高頻諧波是應(yīng)該盡量防止的,因而調(diào)理回路當(dāng)中參與低通濾波器將這些高次諧波濾除并對(duì)信號(hào)做適當(dāng)縮放。
3 設(shè) 計(jì)
為了使信號(hào)可以盡能夠地少遭到噪聲的攪擾.須要對(duì)以上分析的三個(gè)環(huán)節(jié)做充沛的設(shè)計(jì)。電流互感器和霍爾型電傳達(dá)感器的挑選,電流互感器遵照電磁感應(yīng)定律只好傳遞交變信號(hào)。而霍爾傳感器使用霍爾效應(yīng)可以傳遞各類(lèi)電流信號(hào),由于有源電力濾波器有濾除電流不平衡度的需求,因而須要采集直流重量信號(hào),所以挑選霍爾傳感器?;魻杺鞲衅靼摧敵龇绞椒譃殡妷汉碗娏餍汀k妷盒洼敵鲇欣诤蠹?jí)運(yùn)放電路處置,但由于前文所述的噪聲信號(hào)在導(dǎo)線中表現(xiàn)為電壓噪聲信號(hào),因而,電壓輸出型傳感器的抗攪擾才干很弱。閱歷實(shí)驗(yàn)比擬,挑選了電流輸出型的閉環(huán)電傳達(dá)感器。
傳輸線路運(yùn)用屏蔽線或許雙絞線,盡能夠使攪擾減?。僭O(shè)運(yùn)用屏蔽線,屏蔽層要接地(或配備箱體);假設(shè)是雙絞線纏繞要平均,多股線先雙絞在相互纏繞,盡能夠在構(gòu)造上使得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相互抵消。另外,走線盡能夠的短,盡量遠(yuǎn)離電感,走線短是為了降低導(dǎo)線散布電感.遠(yuǎn)離電感是由于電感是電磁場(chǎng)發(fā)作的首要來(lái)源,遠(yuǎn)離電感使得電磁場(chǎng)盡能夠小,從而使得在傳輸線路當(dāng)中的噪聲電動(dòng)勢(shì)減小。
采樣調(diào)理回路的挑選是另一個(gè)重點(diǎn)。電流信號(hào)中存在著大量PWM調(diào)制發(fā)生的高次諧波,這些諧波會(huì)影響運(yùn)算,因而這些波形須要被濾除。通用的方法是添加低通濾波器去除諧波。可以挑選相應(yīng)的濾波器的構(gòu)造,使得幅頻特征契合濾波需求。但是關(guān)于有源電力濾波器,須要生成的電流不是單一次數(shù)的諧波,而是含有不一樣次數(shù)諧波的復(fù)合波形。為了真實(shí)地復(fù)現(xiàn)所須要的波形,必需真實(shí)的獲得采樣信號(hào),但是由于低通濾波器的存在,信號(hào)的群延時(shí)往往不一樣,這就使得信號(hào)在議決低通濾波器前后不一樣頻率的諧波的延時(shí)不一樣.信號(hào)發(fā)作了畸變.最后的輸出肯定會(huì)有誤差,這個(gè)延時(shí)可由相頻特征反映。但是關(guān)于通常的低通濾波電路,思索的都是濾波器的相頻特征,很少提及幅頻特征,更不必說(shuō)群延時(shí)。但是在實(shí)踐的有源電力濾波器中,相頻特征一樣很首要。相頻特征反映到時(shí)域中直接表現(xiàn)出濾波器對(duì)不一樣頻率信號(hào)的延時(shí)影響;另外從群延時(shí)角度分析相頻特征,還須要延時(shí)盡能夠的低。但是關(guān)于低通濾波器而言,幅頻特征好意味著截止頻率低或許濾波階數(shù)高,但同時(shí)延時(shí)肯定會(huì)加大,因而,如何權(quán)衡這二者聯(lián)系是設(shè)計(jì)的一個(gè)疑問(wèn)。延時(shí)不單是由電容的添加發(fā)生的,還與電路中的散布電容相關(guān)。濾波電容的固定之后,須要進(jìn)一步減小或消弭散布電容對(duì)電路的影響;散布電容是由元器件的陳列惹起的。因而合理陳列元器件可以盡能夠消弭散布電容,但是,這是件很難做到的事,故挑選一個(gè)集成的濾波器對(duì)此是最好的挑選。本樣機(jī)挑選MAXIM公司集成濾波器MAX275構(gòu)造濾波電路。
MAX275是美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的通用型有源濾波器。它內(nèi)含兩個(gè)獨(dú)立的二階有源濾波電路,可辨別同時(shí)舉行低通和帶通濾波,也可議決級(jí)聯(lián)完成四階有源濾波,中心頻率/截止頻率可達(dá)300 kHz。MAX275無(wú)需時(shí)鐘電路,因而與開(kāi)關(guān)電容濾波器相比,其噪聲更低,靜態(tài)特征更好,能普遍使用于各種精細(xì)測(cè)試配備、通訊配備、醫(yī)療儀器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
該集成濾波器內(nèi)部含有電容和電阻,中心頻率、質(zhì)量要素和擴(kuò)大倍數(shù)的改動(dòng)只需改動(dòng)外圍的R1~R4四個(gè)電阻就能完成,并且有著很好的相頻特征。MAX275 集成濾波器內(nèi)部構(gòu)造及外部銜接如圖3所示,其中虛線框內(nèi)為MAX內(nèi)部部件,外部為需挑選部件。同時(shí)MAXIM公司針對(duì)MAX275提供了自用設(shè)計(jì)軟件。用戶只需輸進(jìn)要求,即可獲得相應(yīng)的電阻阻值挑選。
4 樣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后果及分析
實(shí)驗(yàn)辨別對(duì)開(kāi)環(huán)電壓輸出型霍爾電流型傳感器和閉環(huán)電流輸出型霍爾電傳達(dá)感器做比擬分析,運(yùn)轉(zhuǎn)樣機(jī),得出以下不一樣的補(bǔ)償成效。圖4為可控硅整流柜開(kāi)啟時(shí)的負(fù)載電流Iload。,其中橫坐標(biāo)為時(shí)間,單位為秒,縱坐標(biāo)為電流,單位為安培,可以看出該電流含有大量非基波成分,閱歷專(zhuān)業(yè)儀器分析,該電流含有大量的5 次和7次諧波,這也印證了可控硅電路的諧波含有特征。為樣機(jī)裝置電壓輸出型霍爾電傳達(dá)感器,測(cè)量Isys對(duì)可控硅整流柜的補(bǔ)償成效如圖5所示,可見(jiàn)后果中電流趨于正弦,但仍含有許多毛刺,閱歷專(zhuān)業(yè)工具分析,覺(jué)察電路中雖然5次和7次諧波清楚降低,但是出現(xiàn)了局部偶次諧波,而這些待補(bǔ)償電流中原來(lái)沒(méi)有,標(biāo)明這些電流是由有源濾波器發(fā)出的,而發(fā)出這些電流的原由歸咎于信號(hào)傳遞流程中的攪擾,這些噪聲信號(hào)議決低通濾波器后仍然留有局部頻率較低信號(hào),參與運(yùn)算后得到了這樣的后果。
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