專利名稱：回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有源電力濾波器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種回饋式有源電力濾波器實(shí)用 鎖相模塊的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電需求不斷提升，電能在工業(yè)生產(chǎn)與日 常生活中扮演著日益重要的角色。如何控制電網(wǎng)電能質(zhì)量，改善用電環(huán)境，正成為電力行業(yè) 和電力用戶所關(guān)注的焦點(diǎn)。配電網(wǎng)中的整流器、變頻調(diào)速裝置、電弧爐、電氣化鐵路以及各 種電力電子設(shè)備不斷增加，這些裝置在節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率和人們的生活質(zhì)量等方面 起著重要作用，然而這些負(fù)載的非線性、沖擊性和不平衡的用電特性，使公用電網(wǎng)受到了嚴(yán) 重的諧波污染，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)和電氣設(shè)備的安全運(yùn)行與正常使用。對(duì)諧波進(jìn)行濾波和對(duì)無(wú) 功進(jìn)行補(bǔ)償已成為電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、電氣自動(dòng)化、理論電工等領(lǐng)域中的重要研究課 題。為了解決這些問(wèn)題，人們做了許多探討和研究，其中一個(gè)重要趨勢(shì)是采用有源電力濾波 器，而鎖相技術(shù)在有源電力濾波器中起到較為關(guān)鍵的作用。由于電網(wǎng)頻率實(shí)際上并不穩(wěn)定，它總是在50Hz附近波動(dòng)，變化率可達(dá)2% 3%， 對(duì)應(yīng)于49 51Hz，甚至為48. 5 51. 5Hz。顯然電網(wǎng)頻率的任何變化都將破壞上各種電力 電子設(shè)備的整成運(yùn)行。采用鎖相技術(shù)使時(shí)鐘頻率與電網(wǎng)頻率嚴(yán)格保持同步，就能保證有源 電力濾波器快速穩(wěn)定的投入正常運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容對(duì)鎖相環(huán)電路參數(shù)不易確定的特點(diǎn)，運(yùn)用自動(dòng)控制原理相關(guān)理論，分析了鎖相電 路的原理及穩(wěn)定性、環(huán)路濾波器的衰減特性，提出回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊。一種回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊，該模塊包括電壓比較器U” U2，模擬 鎖相環(huán)U3, AVR單片機(jī)U5, D/A轉(zhuǎn)換U7、U8 ；電壓比較器U1接模擬鎖相環(huán)U3,模擬鎖相環(huán)U3連 接電壓比較器U2和AVR單片機(jī)U5, AVR單片機(jī)U5分別連接D/A轉(zhuǎn)換U7、U8。所述的電壓比較器仏、U2的型號(hào)均為L(zhǎng)M311。所述的模擬鎖相環(huán)U3的型號(hào)為4046。所述的AVR單片機(jī)U5的型號(hào)為ATMEGA16。所述的D/A轉(zhuǎn)換U7、U8的型號(hào)均為MAX530。利用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的實(shí)用模塊，能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定地倍頻出有源電力濾波器所需的采 樣信號(hào)，較好地實(shí)現(xiàn)了同步采樣和等間隔采樣及整周期電壓的均勻細(xì)分，使有源電力濾波 器快速穩(wěn)定的投入正常運(yùn)行，同時(shí)降低了設(shè)計(jì)難度，具有很強(qiáng)工程適用性。

圖1.回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊電路原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如附圖1所示，中電網(wǎng)A相電壓參考信號(hào)經(jīng)電壓比較器U1過(guò)零比較后產(chǎn)生與A相 同步的占空比為50%方波信號(hào)，作為模擬鎖相環(huán)U3給定輸入信號(hào)(14腳)；AVR單片機(jī)U5 編程設(shè)計(jì)產(chǎn)生2. 5V直流電壓，對(duì)應(yīng)50 正弦信號(hào)功能，依電壓升高頻率降低趨勢(shì)調(diào)節(jié)，數(shù) 據(jù)輸出至D/A轉(zhuǎn)換U7,生成正弦信號(hào)；同時(shí)，單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)依據(jù)建立的正弦數(shù)據(jù)向右移相 90°，建立負(fù)的余弦信號(hào)數(shù)據(jù)，送D/A轉(zhuǎn)換U8生成負(fù)的余弦信號(hào)，由電壓比較器U2完成負(fù)余 弦過(guò)零比較，生成占空比50%的方波信號(hào)，輸入至模擬鎖相環(huán)U3的反饋比較端(3腳)，兩 路信號(hào)進(jìn)行相位比較，互差90°時(shí)，模擬鎖相環(huán)U3的輸出經(jīng)低通處理后，被鎖定在2. 5V電 平，實(shí)現(xiàn)鎖相功能。電壓比較器U^U2的型號(hào)均為L(zhǎng)M311 ；模擬鎖相環(huán)U3的型號(hào)為4046 ；AVR單片機(jī)U5 的型號(hào)為ATMEGA16 ；D/A轉(zhuǎn)換U7、U8的型號(hào)均為MAX530。其中，電壓比較器U1中隊(duì)、Q、R2、 C2組成噪聲濾波網(wǎng)絡(luò)，C3、C4實(shí)現(xiàn)電源退耦，R3為U1集電極輸出負(fù)載電阻，R4為比例放大電 阻；電壓比較器U2中R9、C9、R7、C8組成噪聲濾波網(wǎng)絡(luò)，C6, C7實(shí)現(xiàn)電源退耦，R5為U2集電極 輸出負(fù)載電阻，&為比例放大電阻；模擬鎖相環(huán)U3中通過(guò)C5實(shí)現(xiàn)電源退稱，R8、C1(i組成低通 濾波網(wǎng)絡(luò)，Rltl為抗干擾電阻。
權(quán)利要求1.一種回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊，其特征在于，該模塊包括電壓比較器 U” U2，模擬鎖相環(huán)U3, AVR單片機(jī)U5, D/A轉(zhuǎn)換U7、U8 ；電壓比較器U1接模擬鎖相環(huán)U3,模擬 鎖相環(huán)U3連接電壓比較器U2和AVR單片機(jī)U5, AVR單片機(jī)U5分別連接D/A轉(zhuǎn)換U7、U8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊，其特征在于，電壓比 較器U^U2的型號(hào)均為L(zhǎng)M311。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊，其特征在于，模擬 鎖相環(huán)U3的型號(hào)為4046。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊，其特征在于，AVR 單片機(jī)U5的型號(hào)為ATMEGA16。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊，其特征在于，D/A 轉(zhuǎn)換U7、U8的型號(hào)均為MAX530。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊，其特征在于，D/A轉(zhuǎn)換 U7、U8的型號(hào)均為MAX530。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊，其特征在于，D/A轉(zhuǎn)換 U7、U8的型號(hào)均為MAX530。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種回饋式有源電力濾波器實(shí)用鎖相模塊，該模塊包括電壓比較器U1，U2(LM311)；模擬鎖相環(huán)U3(CD4046)；AVR單片機(jī)U5(ATMEGA16)；D/A轉(zhuǎn)換U7、U8(MAX530)。采用單片機(jī)編程控制，使電路簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確產(chǎn)生有源電力濾波器所需的采樣信號(hào)，較好地實(shí)現(xiàn)了同步采樣和等間隔采樣及整周期電壓的均勻細(xì)分，同時(shí)使有源電力濾波器快速穩(wěn)定的投入正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)靈活，輸出頻率精度高。
文檔編號(hào)H03L7/08GK201918980SQ201120058269
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者桑成林, 湯旭日, 蘇鳳武, 鄧孝祥, 邳志剛 申請(qǐng)人:桑成林, 湯旭日, 蘇鳳武, 鄧孝祥, 邳志剛