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电压电流采样电路及参考文献电压电流采样电路及参考文献 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DSTA...

电压电流采样电路及参考文献
电压电流采样电路及参考文献 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。 信号调电压电 理流信号 驱动 TMS320电路 LF2407A DSP保护 电路 键盘显示 电路 检测与驱动 电路控制电路主电路 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,系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。 1 +5v R6+12v10KR7 U?510KLM31168A3AR571212XINT22UaC51K40694069C415pF4115pF-12V 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 K,的输出频率,即该误差可忽略不计。其中R=1,C=15pF,则时间常数错误~54 未找到引用源。< 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。第一种方法为最简单的过零同步,即对系统三相电压进行处理后取出一相基波正序电压作为同步信号,把该同步信号的过零时刻作为脉冲发生器的同步点,通过测量连续两个正向过零点之间的时间作为周期计算出同步信号的频率,因 18 此只能一个周期测得一次频率,在系统频率突变时,容易因无法跟踪系统频率变化而使DSTATCOM过流。第二种方法为采用锁相环技术,由于在同步信号频率突变时锁相环具有较长的延时,因此也容易导致DSTATCOM过流。第三种方法为采用“虚拟转子”法,对三相同步电压信号进行处理,得到脉冲的同步点和同步信号的频率。采用这种方法的优点是可以同时测量同步信号的频率,从而使脉冲发生器在系统同步信号发生突变时能保持与系统同步,保证DSTATCOM不因同步信号的突变而过流。由于设计要求不是特别高,本装置采用第一种方法得到同步信号。 R3 +15V1M+15V+3.3V 5426R58R21310KAR137IOIOUaCAPTL0841K2C1C340694069C2R4LM311111000pF0.1uF41-15V]-15V1K 图3-1 D-STATCOM系统同步电路 如图3-1可知,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DSTATCOM系统与电网的相位误差,该环节主要是滤除去电网的噪声干扰,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=1000 ,C=0.1uF,则时间常数T=RC=1错误~未找到11 ,410引用源。 S<<1 mS,因此符合设计要求,且滤波电路中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。第三部分为上拉箱位电路,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。 3.2交流电压采样电路设计 电压转换电路通过霍尔电压传感器CHV-50P实现,如图3-2所示。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与被测量电路并联连接,输出u1 19 电流正比于原边电压。 Ru1Ua+15V CUa(out) CHV-50P CCOM Ru2-15V 图3-2 电压转换电路 由于CHV-50P的输入额定电流I为10mA,本电路检测的电压是220V的n1 交流电压,则 U220V (3.1) R===2.2kΩu1I10mAN1 电阻Ru1消耗的功率P,为 1 P=220V×10 mA=2.2KW (3.2) 1 ,因此电阻R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u1 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的选择就要对应于经过隔u1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为50mA,为了交流电压采样电路检测,n2 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。交流u2电压采样电路采样电压范围-5V~+5V,则 U5VR,,,,100 (3.3) u2I50mAN2 由于电阻R消耗功率比较小,电阻R选择上对功率没有特殊的要求。根u2u2 据选用的电压传感器,交流电压采样电路如图3所示: 20 R410K +3.3V+3.3V+15V+15V D1R6424R3R7210K1Ua(out)AADC INR513AC4C510K3TL0841KD2220pFTL08410K220pF1111-15V-15V 图3-3 交流电压采样电路 从图3-3可以看出系统输出电压的采样电路由四部分组成,第一部分是由TL084的运放构成的射极跟随器,其中R和C是说为了抑制干扰,且时间常34 ,6数<<1 ms,符合实际要求;第二部分是由两个电阻T=RC=10000220pF=2.210S,,, 和一个电压源组成的电压偏移电路,因目标信号为交流信号,而经过霍尔传感器采样得出的信号也为交流信号0~士5V,而系统CPU的A/D输入电平要求为0~3.3V,因此,需要进行电压偏移,该电路原理简单,不再赘述。第三部分也为射极跟随器;第四部分为箝位限幅电路,保证采样信号的幅值在0~3.3V之间,满足TMS320LF2407的输入信号要求。 采样电路中,经常用到电压跟随器,电压跟随器,顾名思义,就是输出电压与输入电压是相同的,就是说,电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。电压跟随器的显著特点就是,输入阻抗高,而输出阻抗低,一般来说,输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。输出阻抗低,通常可以到几欧姆,甚至更低。在电路中,电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为,电压放大器的输出阻抗一般比较高,通常在几千欧到几十千欧,如果后级的输入阻抗比较小,那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候,就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是,提高了输入阻抗,这样,输入电容的容量可以大幅度减小,为应用高品质的电容提供了前提保证。电压跟随器的另外一个作用就是隔离。 3.3 交流电流采样电路设计 1.电流转换电路 21 参考上面常见交流电流采样电路的设计,传感器选择霍尔电流传感器DT50-P,它的性能也稳定可靠,易于安装。如何选择电阻R的阻值,根据后面8 交流信号调理电路的输入要求而定,调理电路需输入-5V~+5V的交流电压信号,则: U (3.4) R=8IN 即可确定R的阻值 8 +15V Io2 DT-50P -15VR8 图3-4 电流转换电路 在图3-5中,电流实际值经过霍尔传感器及采样电阻后,转换成5V电压信号(I),此5V信号是反向的。I先进行滤波处理,滤除噪声干扰其中滤波电阻o2o2 电容的选择应该满足时间常数小于1ms的要求,因此可选R为100千欧,C96为220pF;再经过理想运算放大器的电压并联负反馈将I转换成-3.3V~ +3.3V的o2 信号;经过3.3V的电平抬升电路及平均处理使得电压跟随器的输入为0~3.3V单极性信号,其中R、R的阻值只要相同就可以,在这里选阻值为10千欧的电1314 阻,即安全又符合要求;最后经过两个串联二极管的限幅,确保输入DSP的信号为0~3.3V,以保证不会烧毁DSP,系统各元件参数及型号如图3-5中所示R=1KΩ。各相的电流采样方法原理相同。 15 R11+3.3V+3.3V 10KR14410K2TL0844R10R152TL0841AADCINR1313AC715K35110KC651pFR9R121111220pF100K6.2K 22 图3-5 电流调理电路 3.4 直流电压采样电路设计 1.直流电压传感器采用LEM公司的电压传感器LV100。LV100为霍尔效应的闭环电压传感器,所以有非常良好的原副边隔离作用,可测的电压范围为100V,2500V。图3-6为直流电压采样电路图。电压传感器LV100有如下优点:精度高;线性度好;频带宽;抗干扰能力强。 +R1 LV100 - 图3-6 直流电压采样传感器 电压传感器LV100的原边额定有效电流为10Ma,在原边为额定电流时传感器精度最高。采样电阻R =80千欧,按原副边1:5的变比设计,副边电流为50 1 mA,副边采样电阻为150欧,原边电压为800V时副边电压为7.5V。副边信号经二阶滤波电路以减小干扰,由于采样直流信号,滤波器截止频率可以选取的较低,实际设计的滤波器截止频率为2k Hz。 经过传感器采样后还需经过直流电压调理电路调理后才能送入DSP的A/D采样端,直流信号调理电路如图3-7所示: +3.3V+15V+15V D142TL0844R192TL0841AADCR18R1713A310K直流电压D2C81K104R161K110.01uF11-15V-15V 图3-7 直流电压信号调理电路 前端电阻R的作用是把霍尔传感器输出的直流电流信号变为直流电压信号,16 23 从上面可知霍尔传感器副边输出的电流最大为50mA,根据 U (3.5) R=I 即可确定电阻R的大小,其余部分的电阻则没有太严格的要求,我在本设计16 中采用的电阻型号如图3-7所示;第二部分为两个电压跟随器 ,与后面的采样电路进得电阻匹配;第三部分为两个二极管组成的箝位电路并加上滤波电容,保证输入DSP的A/D采样端的输入电压信号保持在0~3.3V以内,防止DSP被烧毁。 3.5 直流电流采样电路设计 电流采样电路设计如图3-8所示,和直流电压信号调理电路完全一样,但前端的采样器件不同,这些器件对用户的接口统一为电流信号。 +3.3V+15V+15V D142TL0844R232TL0841AADCR22R2113A310K直流电压D2C91K104R201K110.01uF11-15V-15V 图3-8 直流电流信号调理电路 前端电流电流检测采用LEM公司型号为LA58-P的霍尔效应电流变换器,原边与副边之间是电气隔离的,该传感器可用于测量可用于测量直流、交流、脉冲信号。这种霍尔传感器主要的优点有:出色的精度;良好的线性度;低温漂;最佳的反应时间;宽频带;无插入损耗;抗干扰能力强;电流过载能力,因此选用此种类型的传感器可以达到良好的采样要求。 24 25 参考文献 [1] 王超.静止无功补偿器D_STATCOM的研究.2003.3 [2] 马献鸿.DSTATCOM控制方法的研究.西安理工大学硕士 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 .2005.3 [3] 张军利.基于DSP的配电系统静止同步补偿器DSTATCOM的研究. 西安理 工大学硕士学位论文.2007.3 [4] 申炜.DSTATCOM参数设计与逆系统控制方法的研究.西安理工大学硕士学 位论文.2007.3 [5] 朱约章.配电系统STATCOM的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 及控制.广东工业大学工学硕士学位论 文.2005.5 [6] 俞霖.低压STATCOM系统设计与实验研究.江苏大学硕士学位论文.2009.6 [7] 张愉、马少军、齐美星.基于TMS320F2812的DSTATCOM的研究. 苏州市 职业大学电子信息工程系.2008.10 [8] 饶芹飞.配电网静止同步补偿器控制方法的研究. 西安理工大学硕士学位论 文.2008.3 [9] 丁留宝.基于DSP的STATCOM的研究与设计.2008.6.26 26 [10] 郭涛.基于DSP控制的三相三线制并联有源电力滤波器研究.南京航空航天 大学硕士学位论文.2006.2 27
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