有源滤波器的制作方法

1.本实用新型涉及滤波器领域，特别地，涉及一种有源滤波器。


背景技术：

2.针对整流器、变频装置等电力电子装置和非线性负荷在电网中的广泛应用所导致的日益严重的谐波污染问题，有源电力滤波器apf作为一种理想的谐波无功补偿装置，能够对频率和幅值均发生变化的谐波和无功进行补偿，对电能质量进行优化治理。
3.有源滤波器(apf)通过外部电流互感器，实时检测负载电流信号，并通过内部dsp芯片计算，提取出负载电流的谐波成分，然后生产pwm信号控制全控器件igbt的开通与断开，使apf产生一个和负载谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波目的。
4.目前，申请号201320056391.x的中国专利公开了一种源滤波器，该有源滤波器采用一三相全桥拓扑电路，每相的上桥臂电路和下桥臂电路均包括若干个并联的igbt。三相全桥拓扑电路中的每一相的上桥臂电路和下桥臂电路均包括有多个并联的igbt，可根据需要的额定功率的大小相应的增减每一相的上桥臂电路和下桥臂电路中并联的igbt的数量。
5.现有的这种有源滤波器，在工作的时候，信号时间同步存在偏差，造成数据处理难度提高，因此在这种有源滤波器的电路结构上需要进行电路硬件设计。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种有源滤波器，具有能够进行电压同步采样，提高数据采样准确和可靠性的优势。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种有源滤波器，包括用于连接三相电源的第一端口、用于连接负载的第二端口，三相电源和负载之间通过导线连接，所述导线的上连接有逆变电路，逆变电路上连接有驱动电路，驱动电路上连接有pwm发生电路，pwm发生电路上连接有主控模块，所述主控模块上连接有过零信号发生电路和周期信号发生电路，所述过零信号发生电路上连接有两个采集端，两个采集端输出的两个线路上分别通过两个投切开关连接过零信号发生电路，两个采集端位于第一端口和第二端口位置。
8.通过上述技术方案，所述采集端为电流互感器。
9.通过上述技术方案，所述过零信号发生电路包括互感器信号输入端、隔离变压器、比较模块、以及逻辑电路，所述互感器信号输入端连接在隔离变压器的输入端，隔离变压器的输出端连接比较模块，比较模块的输出端连接逻辑电路，所述逻辑电路的输出端提供过零信号。
10.通过上述技术方案，所述周期信号发生电路芯片cd4040以及芯片cd4046，在芯片cd4046的第十四引脚作为输入，并输入50hz方波，芯片cd4046的第四引脚输出6.4k周期信号。
11.通过上述技术方案，所述芯片cd4046的第十二引脚上通过电位器接地。
12.通过上述技术方案，所述驱动电路包括电阻r1、电阻r2、三极管u1、芯片a1、电容c1、电容c2和二极管d1，pwm信号通过电阻r1输入到三极管u1的基极，三极管u1的发射极接地，三极管u1的集电极连接芯片a1的第十四引脚，芯片a1的第十五引脚通过电阻r2连接电压源，芯片a1的第六引脚通过二极管d1作为输出端用于连接逆变电路中的集电极，芯片a1的第三引脚用于连接逆变电路中的栅极，芯片a1的第一引脚用于连接逆变电路中的发射极。
13.相比于背景技术，本实用新型技术效果主要体现在以下方面：
14.主控模块上连接过零信号发生电路和周期信号发生电路，并且过零信号发生电路上连接有两个采集端，两个采集端输出的两个线路上分别通过两个投切开关连接过零信号发生电路，两个采集端位于第一端口和第二端口位置，这样可以在使用的时候，任意调换三相电源和负载的位置，都可以满足滤波补偿的作用，并且利用了零信号发生电路和周期信号发生电路，来提高信号和数据采集可靠性和准确性。
附图说明
15.图1为实施例中电路方框原理图；
16.图2为实施例中过零信号发生电路的电路原理图；
17.图3为实施例中周期信号发生电路原理图；
18.图4为驱动电路的原理图。
19.附图标记：1、三相电源；2、负载；3、第一端口；4、第二端口；5、逆变电路；6、驱动电路；7、pwm发生电路；8、主控模块；9、过零信号发生电路；91、互感器信号输入端；92、隔离变压器；93、比较模块；94、逻辑电路；10、周期信号发生电路；11、采集端；12、电位器；13、投切开关；14、采集端。
具体实施方式
20.以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详述，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握。
21.实施例：
22.一种有源滤波器，参考图1所示，包括用于连接三相电源1的第一端口3、用于连接负载2的第二端口4，三相电源1和负载2之间通过导线连接。上述的导线为三相线缆。导线的上连接有逆变电路5，逆变电路5是现有技术，其中逆变电路5中也包含igbt模块，此igbt模块内有开关晶体管，具有集电极c、栅极g和发射极e。
23.逆变电路5上连接有驱动电路6，驱动电路6上连接有pwm发生电路7，pwm发生电路7上连接有主控模块8。主控模块8主要采用dsp芯片采集端1411为电流互感器。上述电路的逆变电路5、pwm发生电路7、主控模块8都是现有电路模块，未对其改进，因此不在赘述。
24.在图1中，本方案的核心改进在于：主控模块8上连接有过零信号发生电路9和周期信号发生电路10，过零信号发生电路9上连接有两个采集端1411，两个采集端1411输出的两个线路上分别通过两个投切开关13连接过零信号发生电路9，两个采集端1411位于第一端口3和第二端口4位置。
25.这样一来，通过投切开关13进行控制，可以让采集端1411采集第一端口3，或让第二个采集端1411采集第二端口4。这样一来，对于三相电源1的接入位置和负载2位置就可以进行对调。
26.另一方面，具体的，参考图2所示，过零信号发生电路9包括互感器信号输入端91、隔离变压器92、比较模块93、以及逻辑电路94。上述的采集端1411采集的信号就是互感器信号，互感器信号输入端91连接在隔离变压器92的输入端，隔离变压器92的输出端连接比较模块93，比较模块93的输出端连接逻辑电路94，逻辑电路94的输出端提供过零信号。在隔离变压器92中的输入端通过电阻和电容按图2所示配置连接，其中比较模块93和逻辑电路94连接之后，能够实现对相电压过零信号的输出。
27.另外，参考图3所示，周期信号发生电路10芯片cd4040以及芯片cd4046，在芯片cd4046的第十四引脚作为输入，并输入50hz方波，在cd4046的第四引脚作为输出并输出6.4k周期信号。本方案中的芯片cd4040的第十引脚由于共接也输出6.4k的采样周期信号。
28.锁相环芯片采用cd4046实现。与a相电压同步的工频50hz方波信号送入锁相环cd4046的phl端，cd4046的锁相环输出信号送人12位计数器cd4040进行128倍分频，分频后的信号再送回cd4046的ph2端，内部的鉴相器对两个输入进行相位比较，鉴相器的输出再经过低通滤波器，滤波器的输出作为压控振荡器vco的控制信号，通过闭环调节过程，最终使得cd4046的输出信号锁定在6.4khz左右。
29.芯片cd4046的第十二引脚上通过电位器12接地。此电位器12的作用在于信号调节。
30.通过上述技术方案，驱动电路6包括电阻r1、电阻r2、三极管u1、芯片a1、电容c1、电容c2和二极管d1，pwm信号通过电阻r1输入到三极管u1的基极，三极管u1的发射极接地，三极管u1的集电极连接芯片a1的第十四引脚，芯片a1的第十五引脚通过电阻r2连接电压源，芯片a1的第六引脚通过二极管d1作为输出端用于连接逆变电路5中的集电极c，芯片a1的第三引脚用于连接逆变电路5中的栅极g，芯片a1的第一引脚用于连接逆变电路5中的发射极e。
31.驱动电路6也采用了富士公司exb系列驱动器exb841，它的性能和可靠性比由分立元件构成的驱动电路6更加优越。它仅需要单电源 20v供电，它通过内部5v稳压管为igbt模块提供了 15v/一5v的开通/关断电平，既满足了igbt模块的驱动条件，又简化了电路，为整个电路的设计提供了很大的方便。
32.当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。