有源濾波器中電流傳感器噪聲抑制電路
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時(shí)間：2011-04-22
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1 有源電力工作原理簡(jiǎn)介
有源濾波電路如圖1所示。其中兩組電流傳感器分別用來(lái)檢測(cè)負(fù)載電流Iload。以及濾波器的實(shí)發(fā)補(bǔ)償電流Icom。信號(hào)變壓器傳遞三相系統(tǒng)交流電壓Usys，而直流電壓傳感器負(fù)責(zé)傳遞直流端電容電壓Udc。
負(fù)載電流被DSP讀入之后，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，可以獲得三相負(fù)載電流當(dāng)中的正序有功電流，而補(bǔ)償?shù)哪康氖鞘沟孟到y(tǒng)端電流只含有正序有功電流。獲得了負(fù)載電流的正序有功基波電流之后，將負(fù)載電流與基波有功正序電流之差看作是有源濾波器輸出的指令，使得有源濾波器輸出該電流，系統(tǒng)端電流即為正序有功電流。
如何發(fā)出指令所需的電流是補(bǔ)償效果的關(guān)鍵。可以將有源濾波器視為一個(gè)逆變電流源，調(diào)制電壓經(jīng)過(guò)連接電抗在電路中形成相應(yīng)的電流，遵循公式如下：
當(dāng)忽略系統(tǒng)內(nèi)阻時(shí)(2)式可寫(xiě)為：
從式(3)可看出，為了讓有源電力濾波器發(fā)出與Iinst指令電流相同的實(shí)際電流，只需控制IGBT發(fā)出Uout電壓，即可獲得期望電流．而為了獲得Uout指令，必須知道式(3)中其余參數(shù)。其中L，△T，Usys均為已知量，因此只需知道Iinst和Icom即可求得Uout，從而在連接電感中獲得所需電流。因此精確地補(bǔ)償電流和精確的指令電流是補(bǔ)償精度的關(guān)鍵，而指令電流又是由負(fù)載電流經(jīng)過(guò)運(yùn)算獲得的，因此準(zhǔn)確地獲得負(fù)載和補(bǔ)償電流是關(guān)鍵所在。
2 分 析
逆變器電路在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多高頻電流諧波，這些高頻諧波會(huì)產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)，這些空間分布的高頻電磁場(chǎng)會(huì)在采樣電路中產(chǎn)生很多干擾，會(huì)在信號(hào)傳輸線路當(dāng)中產(chǎn)生很多電壓干擾信號(hào)。由于導(dǎo)線分布參數(shù)的復(fù)雜和非線性特征。這些干擾的電壓信號(hào)往往體現(xiàn)為噪音信號(hào)，噪聲是不能夠被信號(hào)濾波器完整濾除的，通過(guò)低通濾波之后，其截止頻率以下的噪音信號(hào)任然保留，而這些噪音信號(hào)將參與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算，最終影響發(fā)出，使得有源電力濾波器的實(shí)際的效果大打折扣。電流采樣回路框圖如圖2所示。
各部作用如下：
(1)傳感器。采集電力設(shè)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)。傳感器一般要求精度較高，線性度較好，溫漂盡可能小。對(duì)于電力系統(tǒng)中的傳感器通常對(duì)于不同被測(cè)目標(biāo)做如下選型：通常使用變壓器(PT)做交流電壓信號(hào)輸入；使用電流互感器或者霍爾傳感器做電流輸入。
(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．一般為導(dǎo)線即可。
(3)低通濾波器。電力系統(tǒng)中的電壓電流信號(hào)一般不能直接送到A／D轉(zhuǎn)換器的輸入端，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)該盡量避免的，因此調(diào)理回路當(dāng)中加入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)能夠盡可能地少受到噪音的干擾．需要對(duì)以上分析的三個(gè)環(huán)節(jié)做充分的設(shè)計(jì)。電流互感器和霍爾型電流傳感器的選擇，電流互感器遵循電磁感應(yīng)定律只能傳遞交變信號(hào)。而霍爾傳感器利用霍爾效應(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，因此需要采集直流分量信號(hào)，所以選擇霍爾傳感器。霍爾傳感器按輸出方式分為電壓和電流型。電壓型輸出有利于后級(jí)運(yùn)放電路處理，但由于前文所述的噪聲信號(hào)在導(dǎo)線中體現(xiàn)為電壓噪聲信號(hào)，因此，電壓輸出型傳感器的抗干擾能力很弱。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)比較，選擇了電流輸出型的閉環(huán)電流傳感器。
傳輸線路使用屏蔽線或者雙絞線，盡可能使干擾減?。绻褂闷帘尉€，屏蔽層要接地(或設(shè)備箱體)；如果是雙絞線纏繞要均勻，多股 電流傳感器相關(guān)文章:電流傳感器原理
評(píng)論