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常用电网电压采样电路,常用交流电压采样电路及其特点,常用交流电流采样电路及其特点,常用直流电压采样电路及其特点等。电路图结合说明分析,非常好的文章。
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2常用采样电路设计方案比较
配电网静态同步补偿器(DSTATCOM)系统总体硬件结构框图如图2-1所示
由图2-1可知DSTATCOM的系统硬件大致可以分成三部分,即主电路部分、控制
电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。其中采样电路包
括3路交流电压、6路
交流电流、2路直流电
压和2路直流电流、电
网电压同步信号。3路
交流电压采样电路即
采样电网三相电压信号;6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧
三相电流的电流采样信号;2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM
的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号;电网电压同步信号采样电路即电
网电压同步信号。
图2-1 DSTATCOM系统总体硬件结构框图
2.1 常用电网电压同步采样电路及其特点
2.1.1 常用电网电压采样电路1
从D-STATCOM的工作原理可知,当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量
幅值大小相等,方向相同时,连接电抗器内没有电流流动,而D-STATCOM工作
在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制,因此,逆变器输出
的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的,因此
1
1
2
3
4
5
6
7
8
U?
LM311
1 2
A
4069
1 2
A
4069
15pF
C4
15pF
C5
+12v
+5v
XINT2
-12V
Ua
10K
R7
1K
R5
10K
R6
系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。
图2-2 同步信号产生电路1
从图2-2所示同步电路由三部分组成,第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环
节,为减小系统与电网的相位误差,该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出
频率,即该误差可忽略不计。其中 R
5
=1,C
4
=15pF,则时间常数Error:
Reference source not found<<l ms,因此符合设计要求;第二部分由电压比
较器LM311构成,实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路,之后再经过两个非
门,以增强驱动能力,满足TMS320LF2407的输入信号要求
[1]
。
2.1.2 常用电网电压采样电路2
常用电网电压同步信号采样电路2如图2-3所示。ADMC401芯片的脉宽调制
PWM发生器有专门的PWMSYNC引脚,它产生与开关频率同步的脉宽调制PWM
的同步脉冲信号。
图2-3 同步信号发生电路2
图2-3中的输入端信号取自a相的检测电压,经过过零检测电路后得到正负两个电
平,随后进入光电隔离TLP521产生高电平和低电平进入D触发器MC14538的正的
触发使能输入引脚A,当A为高电平时,输出引脚Q输出一个脉冲,这个脉冲宽度
由电阻R
l
。和电容C决定。当然这里希望脉冲宽度越小越好,否则将影响
STATCOM的输出电压与其接入点电压的同步。与此同时,可以通过设置
2
2
3
1
8 4
A
U?
TLP521
CX/RX
14
CLR
13
Q
9
Q
10
A
12
B
11
MC14538
R13
VCC
R14
C
VCC
VCC
+15V
R11
R10R9
R7
R6R5
R8
Port
+15V
R12
ADMC401的内部寄存器PWMSYNCWT寄存器与信号脉冲相匹配
[2]
。
2.1.3 常用电网电压采样电路3
电网电压同步电路可以实现精确的过零点检测,并输出高电平,将输出信号
脉冲的上升沿输入捕获单元三即可获得同步信号
[3]
。图2-4即为一种常见的电网
电压同步信号产生电路。
图2-4 同步信号产生电路3
图2-4所示同步电路由三部分组成,第一部分是由电阻、滑线变阻器和电压
比较器LM353组成的缓冲环节。第二部分由电压比较器LM353构成,实现过零比
较。最后一部分为输入DSP系统箝位保护电路
[3]
2.1.4常用电网电压采样电路4
常用网电压同步信号产生电路4如图2-5所示:
图2-5 同步信号产生电路4
图2-5所示同步电路由两部分组成,第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节
为减小系统与电网的相位误差,该环节主要是滤除电网的毛刺干扰。滤波电路造
成的延时可在程序中补偿。第二部分由电压比较器LM311构成,实现过零比较,
同时设计了一个滞环环节来抑制干扰和信号的震荡
[4]
。
3
T1
+3.3V
R6
CAP3
2
3
1
8 4
A
U2A
LF353
2
3
1
8 4
A
U1A
LF353
R2
R5
R4
R3
+12V
-12V
R1
Port
1
2
3
4
5
6
7
8
LM3112
3
1
4 11
1
LM124
0.1uF
C202
1K
R2
Port
1K
R3
1M
R5
VDD
VEE
0.1uF
C7
1K
R4
0.1uF
C8
10K
R6
+3.3V
Port
2.1.5常用电网电压采样电路5
图2-6所示同步电路由三部分组成,第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波
环节,为减小系统与电网的相位误差,该滤波环节主要是滤除电网的谐波干扰。
滤波电路造成的延时可在程序中补偿起来。其中凡R
341
=1 ,C
341
=0.luF;第二部分
由电压比较器LM3ll构成,实现过零比较,同时设计了一个滞环来抑制干扰和信
号的振荡
[2]
。
图2-6 同步信号产生电路5
2.2 常用交流电压采样电路及其特点
2.2.1常用交流电压采样电路1
为了实现对STATCOM的控制,必须要检测三相瞬时电压U
a
、U
b
和U
c
。如下
图2-7为电路一相电压采样电路:
a. 电压转换电路
4
2
3
1
4 11
A
LM124
-12V
+12V
0.1uF
C341
1K
R341
INT
470
R342
1
2
3
4
5
6
7
8
LM311
+12V
-12V
1K
R344
1K
R345
10K
R346
+3.3V
OUT
图2-7 交流电压采样电路图
电压转换电路通过霍尔电压传感器CHV-50P实现。CHV-50P型电压传感器输
出端与原边电路是电隔离的,可测量直流、交流和脉动电压或小电流。磁补偿式
测量,过载能力强,性能稳定可靠,易于安装,用于电压测量时,传感器通过与
模块原边电路串联的电阻R
u1
与被测量电路并联连接,输出电流正比于原边电压
上图电压转换电路为a为单相电压转换电路,这里对电阻R
u1
和电阻R
u2
的选择作一
些说明。
由于CHV-50P的输入额定电流I
n1
为10mA,本电路检测的电压是220V的交流
电压,则
(2.1)
电阻R
u1
消耗的功率P
1
为
Error: Reference source
not found (2.2)
因此电阻R
u1
选择阻值为2.2 k,功率为 5W的大功率电阻。另外为了抑制共模干
扰,在交流输入侧并联了两个电容C。当然为了更好地消除这些干扰,可以在电
压变换电路之前再加隔离变压器,那么电阻R
u1
的选择就要对应于经过隔离变压
器后电压的改变而改变。
由于CHV-50P的输入额定电流I
n2
为50mA,为了ADMC40l的A/D转换通道检
测,必须把输出电流转换为电压,所以在电压传感器的输出侧串联了电阻R
u2
。
ADMC401的A/D转换通道检测电压范围-2V~+2V,则
(2.3)
由于电阻R
u2
消耗功率比较
5
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MikeAndWu
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