電網(wǎng)電壓同步的正弦波發(fā)生電路設(shè)計(jì)
引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/187350.htm 目前的有源電力濾波器通常是采用基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流檢測方法。其中的ip-iq算法需要用到與電網(wǎng)電壓同步的正余弦信號(hào),即與電網(wǎng)電壓同頻同相的標(biāo)準(zhǔn)正余弦信號(hào)。該信號(hào)的獲取可以采用鎖相環(huán)加正余弦函數(shù)發(fā)生器的方法,也可采用軟件查表的方法。本設(shè)計(jì)采用全硬件電路完成,即通過鎖相環(huán)加正弦函數(shù)發(fā)生器的方法,可自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)電壓的頻率和相位,不占用微處理器的軟、硬件資源,大大降低了諧波檢測算法編程的復(fù)雜度。
電路原理
此電路從原理上可分成電網(wǎng)電壓取樣、正弦波/方波轉(zhuǎn)換、鑒相、低通濾波、電平轉(zhuǎn)換和正弦波產(chǎn)生幾個(gè)部分。其基本原理是利用電壓互感器對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行取樣,然后經(jīng)過過零比較器,得到一個(gè)與電網(wǎng)電壓同步的方波信號(hào),作為鑒相器(PD)的一個(gè)輸入。鑒相器、低通濾波和函數(shù)發(fā)生器ICL8038組成一個(gè)鎖相環(huán)(PLL)電路。當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí),輸出正弦波與電網(wǎng)電壓同步,即同頻同相,在時(shí)間上應(yīng)該幾乎沒有延遲。原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 與電網(wǎng)電壓同步的正弦波發(fā)生電路原理結(jié)構(gòu)圖
正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路
利用電壓互感器對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行取樣,然后經(jīng)過過零比較器,得到一個(gè)與電網(wǎng)電壓同步的方波信號(hào)。電路如圖2所示。
圖2 正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路
鑒相與低通濾波電路
本設(shè)計(jì)中的鑒相器使用CD4046的PD1。PD1由異或門構(gòu)成,要求輸入波形的占空比基本上是50%。與PD2(上升沿觸發(fā)工作)相比較,由于PD1是電平觸發(fā)工作,輸入波形中即時(shí)疊加有噪聲,對(duì)PLL穩(wěn)定工作的影響也較小,具有較強(qiáng)的抗噪聲能力。電阻R4和電容C1構(gòu)成低通濾波器。電路如圖3所示。
圖3 鑒相和低通濾波電路電平轉(zhuǎn)換電路
由于函數(shù)發(fā)生器ICL8038要求輸入的控制電壓信號(hào)必須在1/3V+~V+之間,即4V~12V之間。而PD1的輸出是在-12V~+12V之間,所以必須做電平轉(zhuǎn)換,使電路能很好地捕捉到輸入控制信號(hào)。電路如圖4所示。
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評(píng)論