有源電力濾波器中的諧波檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2011-01-14 來源：網(wǎng)絡(luò)

英飛凌汽車電子生態(tài)圈
- 掃碼關(guān)注
  獲取最新最全汽車電子
  技術(shù)方案與實(shí)用技巧

2．4 過零信號(hào)與電網(wǎng)信號(hào)相位差的解決方法
在示波器上將過零信號(hào)與正弦信號(hào)拉伸之后發(fā)現(xiàn)，過零信號(hào)超前正弦信號(hào)200 μs。對(duì)過零信號(hào)進(jìn)行了硬件補(bǔ)償。如圖9所示，時(shí)間常數(shù)τ=RC，且τ要滿足τ≥200μs的條件。在圖中CA3140是一個(gè)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(hào)的高電平寬度，然后與輸入信號(hào)進(jìn)入與門74LS08，得到輸出信號(hào)，此輸出信號(hào)不再具有占空比50％的特點(diǎn)，但這不妨礙過零信號(hào)的準(zhǔn)確性，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/DSP">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(dá)到了過零信號(hào)與正弦信號(hào)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(jì)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(hào)過零信號(hào)檢測(cè)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(hào)進(jìn)入鎖相環(huán)芯片74HCA046的14號(hào)引腳，4號(hào)引腳是74HC4046內(nèi)部壓控振蕩器的輸出端，其輸出信號(hào)進(jìn)入二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4040的10號(hào)引腳，進(jìn)行256倍倍頻，其倍頻信號(hào)從二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4040的13號(hào)引腳輸出又進(jìn)入74HCA046的3號(hào)引腳，即比較信號(hào)輸入端，74HCA046內(nèi)部的相位比較器對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相位比較后，從相位比較器的輸出端13號(hào)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(jìn)入74HC4046的內(nèi)部壓控振蕩器，作為其控制信號(hào)，從上述過程可以看到這是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過不斷的調(diào)節(jié)，使輸出信號(hào)頻率為輸入信號(hào)頻率的256倍，并且使輸入信號(hào)與比較信號(hào)的頻差為0。

鎖相倍頻電路能否迅速穩(wěn)定并準(zhǔn)確倍頻出12．8 kHz方波，是整個(gè)檢測(cè)模塊乃至整個(gè)有源電力濾波器在開機(jī)后能否在最短時(shí)間開始工作的關(guān)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(gè)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(shè)計(jì)
本檢測(cè)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(jì)算子程序、鐵存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀寫子程序等三部分組成。其中前兩項(xiàng)是運(yùn)行在DSP TMS320F2812上的程序，最后一項(xiàng)是運(yùn)行在單片機(jī)C8051F330上的程序。
3．1 主程序設(shè)計(jì)
在系統(tǒng)上電之后，首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，按默認(rèn)值設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘、各外設(shè)時(shí)鐘、I2C通信速度，還要開啟相關(guān)外設(shè)，如PWM輸出、定時(shí)器，以及相關(guān)外設(shè)的中斷，如捕獲中斷、I2C通信中斷、定時(shí)器中斷等等，系統(tǒng)初始化完成之后，通過查詢一個(gè)標(biāo)志位判斷是否讀取鐵電存儲(chǔ)器當(dāng)中的數(shù)據(jù)。鐵電存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要是一個(gè)電網(wǎng)周期內(nèi)256個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的正弦值和余弦值，以及各個(gè)外設(shè)的設(shè)定選項(xiàng)，待將鐵電存儲(chǔ)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(shè)設(shè)定選項(xiàng)重新去設(shè)定各個(gè)外設(shè)，設(shè)定完成之后，通過一個(gè)標(biāo)志位再次判斷是否讀取鐵電存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，之后會(huì)進(jìn)到一個(gè)循環(huán)當(dāng)中，不斷查詢是否要進(jìn)行諧波電流計(jì)算，諧波電流計(jì)算完成之后，再判斷是否發(fā)出相應(yīng)的PWM波，并按照相應(yīng)的標(biāo)志位做出相應(yīng)的動(dòng)作，同時(shí)這個(gè)循環(huán)也是一個(gè)等待捕獲中斷的過程，待有捕獲中斷發(fā)生后就會(huì)啟動(dòng)外部A／D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行采樣，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送回DSP中，并置諧波電流計(jì)算標(biāo)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(huì)發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)的片選信號(hào)給AD7656的CS端，之后GPIOB10就會(huì)發(fā)出一個(gè)高電平信號(hào)來啟動(dòng) AD7656對(duì)6路模擬信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣，GPIOB1O與AD7656的CONVSTA、CONVSTB和CONVSTC相連，這樣就可以同時(shí)啟動(dòng) AD7656同時(shí)對(duì)6路模擬信號(hào)采樣。