一種有源濾波器中電流傳感器噪聲抑制電路

摘要：有源電力濾波器實(shí)際運(yùn)行過程中存在大量實(shí)際的噪音干擾，這些干擾嚴(yán)重影響濾波器的工作效果。給出對(duì)于有源電力濾波器電流采樣回路的分析，分析在高頻干擾下可能出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象；分析源電力濾波器對(duì)于普通并網(wǎng)逆變器的不同點(diǎn)，提出采樣回路中低通濾波器設(shè)計(jì)的重要性和特殊性。并針對(duì)這些分析提供了一套切實(shí)可行的降低電流采樣回路干擾的解決方案，在實(shí)際應(yīng)用中取得了明顯的效果改善。
關(guān)鍵詞：有源電力濾波器；信號(hào)傳輸；噪音抑制；電流傳感器；MAX275

隨著用電設(shè)備類型的日益增多，出現(xiàn)了很多非線性負(fù)載，此類負(fù)載在運(yùn)行過程中，產(chǎn)生大量的高次諧波，這些諧波對(duì)于電網(wǎng)中的電力設(shè)備有著很強(qiáng)的危害，因此供電部門對(duì)于諧波的注入量有著嚴(yán)格的限制。有源濾波器的設(shè)計(jì)思路是向電路注入除基波電流以外的電流，從而抵消系統(tǒng)中原有的諧波電流，使得系統(tǒng)電流中只有需要的基波電流。不同于并網(wǎng)逆變器，有源電力濾波器本身發(fā)出的電流為非正弦波形。這就意味著應(yīng)用傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理算法消除噪音的方法在這里不完全適用，而實(shí)際應(yīng)用中來自外部的干擾極大地影響了系統(tǒng)的運(yùn)行。在此重點(diǎn)討論電流傳感器的選擇和采樣調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，從而使得．由于這兩者的非理想性對(duì)系統(tǒng)的影響最小。

1 有源電力工作原理簡(jiǎn)介
有源濾波電路如圖1所示。其中兩組電流傳感器分別用來檢測(cè)負(fù)載電流Iload。以及濾波器的實(shí)發(fā)補(bǔ)償電流Icom。信號(hào)變壓器傳遞三相系統(tǒng)交流電壓Usys，而直流電壓傳感器負(fù)責(zé)傳遞直流端電容電壓Udc。
負(fù)載電流被DSP讀入之后，經(jīng)過運(yùn)算，可以獲得三相負(fù)載電流當(dāng)中的正序有功電流，而補(bǔ)償?shù)哪康氖鞘沟孟到y(tǒng)端電流只含有正序有功電流。獲得了負(fù)載電流的正序有功基波電流之后，將負(fù)載電流與基波有功正序電流之差看作是有源濾波器輸出的指令，使得有源濾波器輸出該電流，系統(tǒng)端電流即為正序有功電流。

如何發(fā)出指令所需的電流是補(bǔ)償效果的關(guān)鍵。可以將有源濾波器視為一個(gè)逆變電流源，調(diào)制電壓經(jīng)過連接電抗在電路中形成相應(yīng)的電流，遵循公式如下：

式中：Uout為逆變器發(fā)出的電壓；Usys為三相系統(tǒng)的電壓；R為系統(tǒng)等效電阻，初次調(diào)試可視為零；L為連接電抗電感值；Icom為有源電力濾波器實(shí)際發(fā)出的三相電流；在離散系統(tǒng)下dIcom／ dt可視為△I／△T，△I可以為期望的指令電流Iinst(指令電流為經(jīng)過計(jì)算的需要補(bǔ)償?shù)碾娏?和實(shí)際補(bǔ)償電流Icom的差值，及△I=Iinst-Icom，△T是離散系統(tǒng)的采樣周期，式(1)可寫為：

當(dāng)忽略系統(tǒng)內(nèi)阻時(shí)(2)式可寫為：

從式(3)可看出，為了讓有源電力濾波器發(fā)出與Iinst指令電流相同的實(shí)際電流，只需控制IGBT發(fā)出Uout電壓，即可獲得期望電流．而為了獲得Uout指令，必須知道式(3)中其余參數(shù)。其中L，△T，Usys均為已知量，因此只需知道Iinst和Icom即可求得Uout，從而在連接電感中獲得所需電流。因此精確地補(bǔ)償電流和精確的指令電流是補(bǔ)償精度的關(guān)鍵，而指令電流又是由負(fù)載電流經(jīng)過運(yùn)算獲得的，因此準(zhǔn)確地獲得負(fù)載和補(bǔ)償電流是關(guān)鍵所在。