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专利名称：基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电流检测系统，更具体地说涉及一种基于单位功率因数的有 源电力滤波器谐波电流检测系统。
技术背景现代社会中，电能是一种使用最为广泛的能源。它是一种由电力部门向电力用户 提供，并由供、用双方共同保证质量的特殊产品。那么如何衡量电能的好坏，成为人们关注 的问题，为此提出了电能质量的概念。所谓电能质量，是将电能看作一种商品，对它的各种 技术指标做出规定，以判断是否合格。然而负载谐波电流严重影响用户对电能的使用，有源 电力滤波器是解决电力谐波问题的有力手段。有源电力滤波器谐波电流检测系统是影响有 源电力滤波器补偿性能的关键之一。检测系统决定了谐波电流的检测精度，进而影响有源 电力滤波器的电流补偿效果。因此，谐波检测是有源电力滤波器装置中的一个重要的环节。 目前，有源电力滤波器的谐波电流检测仍然存在一些不足，如容易受到电网电压畸变的影 响，对元件参数和系统的工作状况变化依赖性比较大等。因此需要开发一种新型的有源电 力滤波器谐波电流检测系统来解决现有技术存在的问题。
发明内容本实用新型的目的是解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供一种基于单位 功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，它将单位功率因数的概念应用到谐波电流 检测中，可以达到很好的电流检测精度，并且不受电网电压畸变的影响。本实用新型的技术方案如下本实用新型的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，其主要由 采样单元、电流调理电路和控制单元构成，采样单元连接在带有负载的电网电源上，采样单 元和控制单元之间由电流调理电路连接。本实用新型的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，其进一步 的技术方案是所述的采样单元，它由电压传感器和霍尔电流传感器组成，电压传感器和霍 尔电流传感器直接连接在电源上并与电流调理电路连接，其作用是采集电网侧的电压和负 载侧的电流。本实用新型的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，其进一步 的技术方案还可以是所述的控制单元，它由数字信号处理器DSP2812组成，其作用是完成 谐波电流的检测。本实用新型的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，其进一步 的技术方案还可以是所述的电流调理电路，它由电压跟随器、抗混叠滤波电路和直流偏置 电路组成，电压跟随器通过采样电阻与采样单元中的霍尔电流传感器连接，然后再与直流 偏置电路及抗混叠滤波电路连接，经过电压跟随器输出的电压和直流偏置电压电路产生的 电压相叠加后送入的抗混叠滤波电路最后与控制单元的DSP2812连接。[0009]本实用新型的基本原理是完全补偿谐波电流和无功电流，就要使得电网侧的电 流信号完全为正弦信号，同时保持系统的功率因数为1。所以它需要分别检测出电网三相电 压的相位信号，然后根据电网侧有功功率和电压、电流之间的运算关系得到电流信号的有 效值后，最终得到检测到的谐波电流。本实用新型中，控制单元由数字信号处理器DSP2812组成，它根据由采样单元、电 流调理电路传送过来的电压信号来实现谐波电流的检测。以DSP2812为核心的控制单元， 其实现的基本思想是完全补偿谐波电流和无功电流就要满足功率因数为1，而且电流波 形要成正弦。具体地实现过程如下(1)将采样得到的电网侧电压值ea(t)、eb(t)、e。(t)分别乘以非线性负载 侧的电 流iLa(t)、iLb(t)、iL。(t)，这样就得到了电网侧的有功功率ρ。(2)用得到的电网侧的有功功率ρ除以电网侧电压有效值之和再乘以^就得到 了参考正弦电流波形的最大值I。(3)计算电网侧电压 (0、 (0、 (0的相位9a、eb、ec。(4)最后根据计算公式= sin仏就得到了参考正弦电流的波形。此时，再
将非线性负载侧的电流波形减去参考正弦电流波形就得到了谐波电流波形。本实用新型具有以下有益效果本实用新型的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波检测系统将单位功率因 数的概念应用到谐波电流检测中，可以不受电网电压畸变的影响，同时不需要进行坐标变 换，计算量相对较少，并且完全能够满足谐波检测精度的要求。

图1为本实用新型的一种基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系 统示意图，图1中1-电网电源、2-非线性负载、3-采样单元、4-电流调理电路、5-控制单兀。图2为电流调理电路原理图，图2中6_电压跟随器、7-抗混叠滤波电路、8-直流 偏置电路
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型技术内容作说明如图1、图2所示，本实用新型的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检 测系统，其主要由采样单元、电流调理电路和控制单元构成，采样单元连接在带有负载的电 网电源上，采样单元和控制单元之间由电流调理电路连接，所述的采样单元由电压传感器 和霍尔电流传感器组成，电压传感器和霍尔电流传感器直接连接在电源上并与电流调理电 路连接，其作用是采集电网侧的电压和负载侧的电流，所述的控制单元由数字信号处理器 DSP2812组成，其作用是完成谐波电流的检测，所述的电流调理电路由电压跟随器、抗混叠 滤波电路和直流偏置电路组成，电压跟随器通过采样电阻与采样单元中的霍尔电流传感器 连接，然后再与直流偏置电路及抗混叠滤波电路连接，经过电压跟随器输出的电压和直流 偏置电压电路产生的电压相叠加后送入的抗混叠滤波电路最后与控制单元的DSP2812连 接。[0021] 本实施例中，电网电源的三相线电压为380V，非线性负载是谐波源，采样单元使用电压互感器检测出电网侧的三相电压，使用霍尔电流传感器检测出非线性负载侧的电流。 由于控制单元使用的是DSP2812芯片，其片上自带的A/D转换器是单极性的，只能接收0 3. 3V的电压信号。然而电流检测信号是双极性的，所以由霍尔电流传感器输出的电流信号 必须经过采样电阻转换成电压信号，然后再经过一个直流偏置电路把电压变换到0 3. 3V 的范围之内，这样才能和控制单元的DSP2812相连接。电流传感器输出的电流信号经过 82 Ω的采样电阻转换成电压信号，经过电压跟随器输出的电压和直流偏置电压电路产生的 电压相叠加后送入后级的抗混叠滤波电路，这样就输出了 0 3. 3V的电压信号，从而实现 采样单元和控制单元的连接。
权利要求一种基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，其特征在于主要由采样单元、电流调理电路和控制单元构成，采样单元连接在带有负载的电网电源上，采样单元和控制单元之间由电流调理电路连接。
2.根据权利要求1所述的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，其 特征在于所述的采样单元由电压传感器和霍尔电流传感器组成，电压传感器和霍尔电流传 感器直接连接在电源上并与电流调理电路连接。
3.根据权利要求1所述的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，其 特征在于所述的控制单元由数字信号处理器DSP2812组成。
4.根据权利要求1所述的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，其 特征在于所述的电流调理电路由电压跟随器、抗混叠滤波电路和直流偏置电路组成，电压 跟随器通过采样电阻与采样单元中的霍尔电流传感器连接，然后再与直流偏置电路及抗混 叠滤波电路连接，经过电压跟随器输出的电压和直流偏置电压电路产生的电压相叠加后送 入的抗混叠滤波电路最后与控制单元的DSP2812连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，它将单位功率因数的概念应用到谐波电流检测中，可以达到很好的电流检测精度，并且不受电网电压畸变的影响。本实用新型的基于单位功率因数的有源电力滤波器谐波电流检测系统，其主要由采样单元、电流调理电路和控制单元构成，采样单元连接在带有负载的电网电源上，采样单元和控制单元之间由电流调理电路连接。
文档编号G01R19/00GK201611358SQ201020121688
公开日2010年10月20日 申请日期2010年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者石泉 申请人:南京亚派科技实业有限公司