專利名稱：一種用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于并網(wǎng)光伏和并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)境污染和能源危機的加劇，新能源發(fā)電技術(shù)成為研究的熱點，數(shù)字控制技術(shù)是其核心技術(shù)之一，數(shù)字信號的采樣信號調(diào)理電路作為數(shù)字控制的前端，其研究已經(jīng)較為先進，但是傳統(tǒng)的信號調(diào)理電路并不能滿足并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的要求，有些電路雖然包含過壓過流保護和用于鎖相的過零檢測電路，但是過壓過流保護的靈敏度不高，過零檢測電路甚至在零點處產(chǎn)生高頻震蕩，嚴重影響采樣的質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路，將信號調(diào)理電路分為AD采樣調(diào)理電路、過壓過流保護電路、過零檢測電路。本實用新型的技術(shù)解決方案如下一種用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路，該電路連接于傳感器與之間，其特點是所述的傳感器經(jīng)AD采樣調(diào)理電路與所述的DSP連接，過壓保護電路和過零檢測電路分別和所述的AD采樣調(diào)理電路并聯(lián)；所述的AD采樣調(diào)理電路是包括依次連接的放大電路、反相電路、偏置電路和限幅電路，抗混疊濾波電路與所述的反相電路并聯(lián)。所述的過零檢測電路采用雙電源供電，同相輸入端通過電阻R3接地，并與輸出端間跨接一個電阻R2，同時輸出端通過一個上拉電阻Rl與3. 3V電源連接。所述的過壓保護電路采用雙電源供電，LM311輸出端接一個LED指示燈，指示系統(tǒng)當前工作狀態(tài)，Rl、R4對12V電壓進行分壓，同相輸入端和輸出端跨接一個電阻R3，同時輸出端通過一個上拉電阻R2與3. 3V連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)效果是[0009]1.采用過壓過流保護電路監(jiān)控并網(wǎng)電壓電流大小和直流側(cè)電壓電流的大小，防止過壓過流對功率器件以及電網(wǎng)造成的破壞。2.通過過零檢測電路實時監(jiān)控電網(wǎng)電壓的相位過零情況，用于高精度同步鎖相。3.克服了比較器在比較電平附近高頻振蕩的現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且其性能優(yōu)越于傳統(tǒng)的信號調(diào)理電路，適用于要求較高的各種工業(yè)現(xiàn)場的信號調(diào)理。

圖1是本實用新型用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路中AD采樣調(diào)理電路圖。圖3是本實用新型用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路中過壓過流保護電路圖。圖4是本實用新型用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路中過零檢測電路圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本實用新型的保護范圍。請參閱圖1，圖1是本實用新型用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖所示，一種用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路，該電路連接于傳感器1與DSP5之間，其特征在于，所述的傳感器1經(jīng)AD采樣調(diào)理電路2與所述的DSP5連接，過壓保護電路4和過零檢測電路3分別和所述的AD采樣調(diào)理電路2并聯(lián)；所述的AD采樣調(diào)理電路是包括依次連接的放大電路21、反相電路22、偏置電路23和限幅電路24，抗混疊濾波電路25與所述的反相電路22并聯(lián)。被測量的電壓和電流信號經(jīng)過霍爾傳感器轉(zhuǎn)化為-5疒+5V的一組電壓信號。該組電壓信號分三路，一路為AD采樣調(diào)理電路，一路為過壓過流保護電路，另一路為過零檢測，分別與本實施例采用的德州儀器公司TMS320X2812系統(tǒng)數(shù)字信號處理器DSP^12 連接。其中抗混疊濾波可以減少因采樣帶來的頻率混疊現(xiàn)象，偏置電路用于抬升采樣信號， 使其幅值大于零，限幅電路用于對調(diào)理電路輸出0. 15^3. 15V電壓信號進行限幅處理，比較器的抗高頻振蕩接法可以減少誤動作。圖2是本實用新型用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路中AD采樣調(diào)理電路圖。如圖所示，AD采樣調(diào)理電路使信號經(jīng)過放大電路、反相電路、抗混疊濾波電路、偏置電路、限幅電路傳給DSP的模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換模塊ADC 口。抗混疊濾波是在運放的輸入輸出端跨接 R2、C1構(gòu)成RC—階低通濾波器。偏置電路是由+3. 3V電源和同相輸入信號構(gòu)成模擬加法器， 限幅電路由二極管鉗位3. 3V電壓，該電AD采樣調(diào)理電路圖將霍爾傳感器輸出的-5疒+5V 電壓信號轉(zhuǎn)換為0. 15疒3. 15V電壓信號?；ジ衅餍盘柺紫冉?jīng)過一個反相比例器，將-5疒+5V 信號轉(zhuǎn)化為+3疒-3V，R1、R4大小決定比例關(guān)系。在經(jīng)過一個反相器，輸出信號為-3疒+3V， 要求R4=R5，并且R2、Cl構(gòu)成一階低通抗混疊濾波器，當R2=2. 7K，Cl=O. IuF時，抗混疊濾波截至頻率為589HZ。接著，信號進入模擬加法電路，R8=R3，相當于在同相輸入端疊加一個3.3V / 2=1. 65V的電壓，同相輸入端的輸入信號電壓也減半，總的輸出電壓為(-3. 3V / 2+1. 65V) (+3. 3V / 2+1. 65V)，也即0. 15疒3. 15V。限幅電路是通過二極管的鉗位和旁路作用實現(xiàn)的，當運放輸出電壓大于3. 3V 一些后，二極管Dl將被導(dǎo)通，輸出電壓被鉗位在 3. 3V，當運放輸出電壓小于-0. 7V后，二極管D2將被導(dǎo)通，輸出電壓被鉗位在0V，這樣就保護了數(shù)字信號處理器DSP的內(nèi)部模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換模塊ADC采樣口。圖3是本實用新型用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路中過壓過流保護電路圖。如圖所示，過壓保護電路4采用雙電源供電，LM311輸出端接一個LED指示燈，指示系統(tǒng)當前工作狀態(tài)，Rl、R4對12V電壓進行分壓，同相輸入端和輸出端跨接一個電阻R3，同時輸出端通過一個上拉電阻R2與3. 3V連接。Rl和R4串聯(lián)對+12V電源進行分壓，這里同相輸入端的參考電壓取8V，實際霍爾傳感器的輸入電壓最大為5V(對應(yīng)電網(wǎng)電壓峰值311V)，所以設(shè)定的一次側(cè)過壓峰值為311VX8V / 5V=497V，加R2和R3是為了引入滯后技術(shù)克服比較器振蕩，這樣比較器的比較電平不再是單一的電平，而是在原比較電平附近的兩個電平，上比較電平為V+h=VqhXR2 / (R1+R2)，下比較電平為V+l=V。LXR2 / (R1+R2),V0L和Vqh分別為運放輸出低電平和高電平雖對應(yīng)的電壓值，這里由于上拉電阻的作用l=0V，Voh=3. 3V0當其過壓時，輸出低電平，指示燈LED_RED發(fā)光告警，同時DSP的功率驅(qū)動保護中斷PDPINT引腳得到低電平，脈寬調(diào)制技術(shù)PWM信號被封鎖。圖4是本實用新型用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路中過零檢測電路圖。如圖所示，過零檢測電路3采用雙電源供電，同相輸入端通過電阻R3接地，并與輸出端間跨接一個電阻R2，同時輸出端通過一個上拉電阻Rl與3. 3V電源連接。同相輸入端通過R3接地， 其與輸出端跨接一電阻R2，，輸出端接一個上拉電阻R1，比較器的參考電壓為0V，即過零比較，加Rl和R2是為了引入滯后技術(shù)克服比較器振蕩，分析同過壓過流保護電路。當霍爾傳感器輸出的信號大于零時，比較器輸出低電平，當霍爾傳感器輸出的信號小于零時，比較器輸出高電平，DSP的捕獲單元CAP引腳來捕捉上升沿信號來實現(xiàn)過零檢測。以上只是一路信號通道及其原理，在工程實際應(yīng)用中可根據(jù)需要來增加通道數(shù)。實驗表明，本實用新型克服比較器在比較電平附近高頻振蕩的現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，性能優(yōu)越于傳統(tǒng)的信號調(diào)理電路，適用于要求較高的各種工業(yè)現(xiàn)場的信號調(diào)理，特別是為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)提供一套安全穩(wěn)定的信號調(diào)理系統(tǒng)，也適用于并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及其他工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和信號測量分析等儀器。
權(quán)利要求1.一種用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路，該電路連接于傳感器(1)與DSP (5)之間， 其特征在于，所述的傳感器(1)經(jīng)AD采樣調(diào)理電路(2)與所述的DSP (5)連接，過壓保護電路(4)和過零檢測電路(3)分別和所述的AD采樣調(diào)理電路(2)并聯(lián)；所述的AD采樣調(diào)理電路是包括依次連接的放大電路(21)、反相電路(22)、偏置電路(23)和限幅電路(24)，抗混疊濾波電路(22)與所述的反相電路(22)并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路，其特征在于，所述的過零檢測電路(3)采用雙電源供電，同相輸入端通過電阻R3接地，并與輸出端間跨接一個電阻R2，同時輸出端通過一個上拉電阻Rl與3. 3V電源連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路，其特征在于所述的過壓保護電路(4)采用雙電源供電，LM311輸出端接一個LED指示燈，指示系統(tǒng)當前工作狀態(tài)， R1、R4對12V電壓進行分壓，同相輸入端和輸出端跨接一個電阻R3，同時輸出端通過一個上拉電阻R2與3. 3V連接。
專利摘要本實用新型公開了一種用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的信號調(diào)理電路，該電路連接于傳感器與之間，傳感器經(jīng)AD采樣調(diào)理電路與DSP連接，過壓保護電路和過零檢測電路分別和所述的AD采樣調(diào)理電路并聯(lián)；所述的AD采樣調(diào)理電路是包括依次連接的放大電路、反相電路、偏置電路和限幅電路，抗混疊濾波電路與所述的反相電路并聯(lián)。其性能優(yōu)越于傳統(tǒng)的信號調(diào)理電路，適用于要求較高的各種工業(yè)現(xiàn)場的信號調(diào)理，特別是為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)提供一套安全穩(wěn)定的信號調(diào)理系統(tǒng)，也適用于并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及其他工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和信號測量分析等儀器。
文檔編號G01R19/175GK202059186SQ20112016625
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者季諾, 谷雪連, 陳龍虎 申請人:上海理工大學(xué)