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電源濾波器范文第1篇

Abstract： With the development of power electronic technology， higher requirements have been put forward for the design of LED switching power supply： safety performance， complete function， automation， small size. In LED switching power supply， the switch tube is working in on-off state， which will produce strong peaks and harmonic interference through its components. Electromagnetic interference will seriously affect the performance of the circuit， and at the same time can cause noise pollution. Aiming at this problem， EMI filter is proposed， which has greatly improved the performance of the circuit. And the effectiveness of the scheme is verified by experiment.

關(guān)鍵詞：EMI濾波器；電磁干擾；LED的開關(guān)電源

Key words： EMI filter；electromagnetic interference；LED switching power supply

中圖分類號(hào)：TN713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）18-0133-02

0 引言

LED的開關(guān)電源已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于家用電器、自動(dòng)控制電路、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，由于其具有效率高、體積小、重量輕、智能化、穩(wěn)壓范圍較寬等優(yōu)勢(shì)。LED的開關(guān)電源具有與生俱來的比較強(qiáng)的電磁干擾現(xiàn)象，這些干擾會(huì)隨著頻率的升高而顯著的增強(qiáng)，電磁干擾會(huì)嚴(yán)重影響電源的正常工作，會(huì)造成電源內(nèi)部工作的不穩(wěn)定，使電源性能下降，同時(shí)產(chǎn)生的噪聲會(huì)造成噪聲污染。為了抑制LED電源的噪聲干擾，此處提出了電磁兼容性設(shè)計(jì)，很好的解決了噪聲污染的問題。

1 電磁干擾分析

電磁兼容性是用來衡量電磁干擾的能力，指的是在電磁環(huán)境中，能正常工作，不受外界環(huán)境的干擾，也不會(huì)影響中衛(wèi)環(huán)境的能力。其包括兩個(gè)方面的含義，即系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾，不影響本身和其他系統(tǒng)的性能；本系統(tǒng)的抗干擾能力要使其不受其他系統(tǒng)干擾和影響。電磁兼容性不足就會(huì)引起電磁干擾，為了使LED電源發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)，就必須改善電源的電磁兼容的性能。差模、共模干擾是電磁干擾的兩種不同類型。兩條電源線之間的電磁干擾，通常被稱之為差模干擾，差模干擾受干擾的信號(hào)兩根進(jìn)線上的參考點(diǎn)方向相反，大小相同。電源線對(duì)大地之間的電磁干擾，通常被稱之為共模干擾，共模干擾受干擾的信號(hào)電源線對(duì)大地的參考點(diǎn)方向相同，大小也相同。高頻開關(guān)電源中電磁干擾主要是由于外部的高次諧波和內(nèi)部的噪聲干擾所引起的。只有解決好這兩方面的電磁干擾，才能使得開關(guān)電源正常的工作。文章當(dāng)中采用EMI濾波器來解決此問題。

6 結(jié)語

對(duì)LED開關(guān)電源中電磁干擾進(jìn)行了分析，介紹了EMI濾波器的原理，在此基礎(chǔ)上，給出了電磁兼容的設(shè)計(jì)和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。證明了EMI濾波器對(duì)于設(shè)計(jì)LED開關(guān)電源的重要性，很好的解決了噪聲污染的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張占松，蔡宣三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：109-180.

[2]Rxu，J.Wei，and F.C.Lee.The Active-Clamp Couple-Buck Converter-A Novel High Efficiency Voltage Regulator Modules[J].IEEE APEC， 2001： 252-257.

[3]何宏，魏克新，王紅君，李麗.開關(guān)電源電磁兼容性[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008：116.

電源濾波器范文第2篇

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；電能質(zhì)量；諧波

Abstract: as China's industry starts later, high-order harmonic generation of power equipment, electrical equipment on power quality requirements are not high, so in more than a decade ago, electrical design, rarely designed to harmonic problems, not to mention the harmonic treatment. But as China's industrial development, whether industrial or civil, various power equipment, such as industry, the rectifier family air conditioning, microwave ovens, and now the power equipment on electric energy quality demand is higher and higher, so the harmonic treatment is particularly important in today.

Key words: electronic technology; power quality; harmonic

中圖分類號(hào)： TV212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

有源電力濾波器，是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波。

由于中國的工業(yè)起步較晚，產(chǎn)生高次諧波的電力設(shè)備不多，電力設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的要求也不高，故在十幾年前的電氣設(shè)計(jì)當(dāng)中，很少設(shè)計(jì)到諧波問題，更不用說要做諧波處理了。但是隨著我國工業(yè)的發(fā)展，不管是工業(yè)還是民用上，各種各樣的電力設(shè)備出現(xiàn)，如工業(yè)中的整流器、家庭中的空調(diào)、微波爐等等，而且現(xiàn)在的電力設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量要求越來越高，那么諧波的處理在今天就顯得尤為重要。

諧波的產(chǎn)生：

在理想的情況下，優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)應(yīng)該提供具有正弦波形的電壓。但在實(shí)際中供電電壓的波形會(huì)由于某些原因而偏離正弦波形，即產(chǎn)生諧波。我們所說的供電系統(tǒng)中的諧波是指一些頻率為基波頻率(在我國取工業(yè)用電頻率50Hz 為基波頻率)整數(shù)倍的正弦波分量，又稱為高次諧波。在供電系統(tǒng)中，產(chǎn)生諧波的根本原因是由于給具有非線性阻抗特性的電氣設(shè)備(又稱為非線性負(fù)荷)供電的結(jié)果。這些非線性負(fù)荷在工作時(shí)向電源反饋高次諧波，導(dǎo)致供電系統(tǒng)的電壓、電流波形畸變，使電力質(zhì)量變壞。因此，諧波含量是電力質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。接入低壓供電系統(tǒng)的非線性設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流可分為穩(wěn)定的諧波和變化的諧波兩大類。所謂“穩(wěn)定的諧波”電流是指這種諧波的幅度不隨時(shí)間變化，如視頻顯示設(shè)備和測(cè)試儀表等產(chǎn)生的諧波，這類設(shè)備對(duì)電網(wǎng)來說表現(xiàn)為恒定的負(fù)載。由激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、微波爐等產(chǎn)生的各次諧波的幅值隨時(shí)間變化，稱之為“波動(dòng)的諧波”，這類設(shè)備對(duì)電網(wǎng)來說是一個(gè)隨時(shí)間變化的負(fù)載。有源電力濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能對(duì)大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。

有源電力濾波器的選擇：

諧波計(jì)算是一個(gè)非常困難的問題，往往工程計(jì)算的諧波計(jì)算值和實(shí)測(cè)的相差甚遠(yuǎn)（因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)中的諧波源太多和不明確），因此在很多工程前期的電氣設(shè)計(jì)當(dāng)中，有源電力濾波器的選擇不能依靠工程計(jì)算的方法選擇，頂多只能作為一個(gè)參考，只有等到實(shí)際運(yùn)行過后，通過實(shí)測(cè)系統(tǒng)中的諧波值，具體選擇有源電力濾波器，但如果我們知道系統(tǒng)中的諧波源或者有參考值，我們就可以通過計(jì)算，得到相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來選擇有源電力濾波器。

我們來看一個(gè)實(shí)例，豐田合成（張家港）塑料制品有限公司（一期工程）10KV變電站由三力變2號(hào)主變131豐田線供電，非專線，用戶協(xié)議容量為5MVA（2X2500KVA），供電協(xié)議容量為三力變2號(hào)主變40MVA，三力變2號(hào)主變10KV正常方式下短路容量為155MVA，現(xiàn)要新建二期工程，也由三力變2號(hào)主變131豐田線供電。

二期工程和一期工程基本相似（設(shè)備性質(zhì)和設(shè)備容量幾乎相同），通過計(jì)算，二期工程也選擇兩臺(tái)2500KVA的變壓器。那么，本次諧波電流計(jì)算依據(jù)為：豐田合成（張家港）塑料制品有限公司（一、二期工程）10KV變電站由三力變2號(hào)主變提供一路131豐田線供電，非本用戶專線，用戶協(xié)議容量為10MVA（4X2500KVA），供電協(xié)議容量為三力變2號(hào)主變40MVA，三力變2號(hào)主變10KV正常方式下短路容量為155MVA。

由于一期工程已經(jīng)投入運(yùn)行，二期工程和一期工程基本相似，我們可以認(rèn)為二期工程的高次諧波值等同于一期工程（工程近似計(jì)算），因此通過實(shí)測(cè)一期工程的高次諧波值，就可以選擇有源電力濾波器了。當(dāng)電容投入時(shí)諧波電流允許值及測(cè)量值如下表：

表1

表2注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值

以5次諧波計(jì)算為例：

諧波電流允許值計(jì)算，

10KV公共接點(diǎn)允許諧波電流

式中：Sk1 ── 公共連接點(diǎn)的最小短路容量,MVA；

 Sk2 ── 基準(zhǔn)短路容量，MVA；

 Ihp ── 表2中的第h次諧波電流允許值，A；

 Ih── 短路容量為Sk1時(shí)的第h次諧波電流允許值。

本用戶允許注入10KV公共接點(diǎn)諧波電流

式中：Ih───按附錄B換算的第h次諧波電流允許值，A；

 Si───第i個(gè)用戶的用電協(xié)議容量，MVA；

 St───公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量，MVA；

α───相位迭加系數(shù)，按表3取值。

表C1

電源濾波器范文第3篇

關(guān)鍵詞：分布式電網(wǎng)；諧波；有源電力濾波器

能源和環(huán)保問題已成為當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)問題，人口眾多、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理、經(jīng)濟(jì)發(fā)展快等因素導(dǎo)致我國的能源和環(huán)保問題更為嚴(yán)重，分布式發(fā)電這時(shí)便顯示出了他的優(yōu)點(diǎn)。分布式電力系統(tǒng)可以大大提高供電可靠性，節(jié)省投資，降低電網(wǎng)損耗，在電網(wǎng)崩潰和意外災(zāi)害的情況下，分布式電力系統(tǒng)仍可以維持重要用戶的供電隨著電力電子技術(shù)水平快速發(fā)展與提高，電力電子設(shè)備已經(jīng)逐漸普及于社會(huì)的各行各業(yè)中，其主要應(yīng)用對(duì)象是新能源領(lǐng)域，其中電力電子器件的開關(guān)動(dòng)作向電網(wǎng)中注入了大量的諧波分量，使得交流電網(wǎng)中電壓、電流波形嚴(yán)重失真，成為電力系統(tǒng)中最主要的諧波源之一。在各種濾波方法中，有源濾波器（ APF） 是一種主動(dòng)型的補(bǔ)償裝置，具有良好的動(dòng)態(tài)性能，濾波性能不受系統(tǒng)阻抗的影響. 有源濾波器不僅能抑制諧波，還可以抑制閃變、補(bǔ)償無功功率和負(fù)序電流等。另外，有源濾波器具有自適應(yīng)功能，補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)頻率變化的影響，可以對(duì)多個(gè)諧波源進(jìn)行集中治理。

1 分布式發(fā)電系統(tǒng)的諧波問題

分布式發(fā)電是小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的高效、可靠的發(fā)電單元，能夠獨(dú)自地把電能、熱能或冷能輸出去。相對(duì)傳統(tǒng)大容量集中式發(fā)電技術(shù)，分布式發(fā)電由于不需要高壓輸電系統(tǒng)，所以可以更接近用戶，因此在基礎(chǔ)設(shè)施的投資，建設(shè)速度，運(yùn)行費(fèi)用等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，并且分布式發(fā)電具有經(jīng)濟(jì)性、安全性和靈活性的良好特點(diǎn)，對(duì)能源可持續(xù)發(fā)展的要求能夠極大地滿足，并且能夠減少對(duì)環(huán)境的毀壞。分布式發(fā)電在國外的應(yīng)用已經(jīng)非常的寬廣，其中以風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和太陽能發(fā)電技術(shù)的使用最為廣泛[1]。

現(xiàn)今直接輸出工頻50Hz交流電能在大多數(shù)分布式發(fā)電設(shè)備都不能夠完成所以這樣就會(huì)需要用到電力電子裝置進(jìn)行功率變換可以來為用戶提供電力支持，同時(shí)這些分布式電源的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制功率的輸出和輸入是由電力電子裝置來承擔(dān)[2]。大量存在的靜止變流器等電力電子設(shè)備，再加上分布式電網(wǎng)母線中存在的大批量的非線性負(fù)載，電網(wǎng)電流和電壓的波形發(fā)生畸變是一定會(huì)發(fā)生的，綜上各種原因?qū)?huì)造成電網(wǎng)的諧波污染等一些列電能質(zhì)量的問題。同時(shí)，因?yàn)榉植际脚潆娋W(wǎng)的容量多數(shù)比較小，上一級(jí)電網(wǎng)的諧波向低壓電網(wǎng)的滲透也非常地嚴(yán)重，從而會(huì)導(dǎo)致普通配電網(wǎng)比接有分布式發(fā)電裝置的低壓配電網(wǎng)諧波來源更加簡(jiǎn)單容易解決[3]。

2 有源電力濾波器的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法

有源電力濾波器基本原理如圖1所示。

圖中，es表示交流電源，負(fù)載為諧波源，它產(chǎn)生諧波并消耗無功。檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運(yùn)算電路計(jì)算得出補(bǔ)償電流的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償電流發(fā)生電路放大，得出補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中要補(bǔ)償?shù)闹C波及無功等電流抵消，最終輸出電流接近于正弦波。

圖1 有源電力濾波器的構(gòu)成

2.1 諧波電流的檢測(cè)方法

諧波電流的檢測(cè)是有源電力濾波器的重要組成部分。本設(shè)計(jì)采用的是以三相電路瞬時(shí)無功功率理論為基礎(chǔ)，以ip、iq為出發(fā)點(diǎn)得出三相電路的諧波電流，其原理如圖2所示。

圖2 ip-iq運(yùn)算方式的原理圖

其中：該方法根據(jù)定義算出ip、iq，經(jīng)低通濾波器（LPF）得ip、iq的直流分量ip、iq。電網(wǎng)電壓波形無畸變時(shí)，ip為基波有功電流與電壓作用產(chǎn)生，iq為基波無功電流與電壓作用所產(chǎn)生。即可計(jì)算出被檢測(cè)電流ia、ib、ic的基波分量iaf、ibf、icf。將iapf、ibpf、icpf與ia、ib、ic相減，即可得出ia、ib、ic的諧波分量和基波無功分量之和iad、ibd、icd。

2.2 控制策略

為了使有源電力濾波器產(chǎn)生能實(shí)時(shí)跟隨實(shí)際諧波電流的參考補(bǔ)償電流的變化，電流控制采用滯環(huán)比較器的瞬時(shí)值比較方式。仿真圖如圖3所示。

圖3 滯環(huán)比較器仿真圖

3 仿真結(jié)果

利用Matlab提供的電力系統(tǒng)模塊，在Simulink環(huán)境下對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行了建模和仿真研究?？梢缘贸鲈诮?jīng)過0.04s的延時(shí)后電流的輸出波形接近正弦波，在放大后可以看出實(shí)時(shí)跟隨的效果。

從FFT分析中可以得出諧波在有些次上方向存在但是總諧波畸變率為2.60%，即通過應(yīng)用有源電力濾波器，電源電流的諧波被有效清除。

4 結(jié)論

通過理論分析與仿真研究，用分布式電網(wǎng)中的逆變器帶有源電力濾波器功能可以提供電源供電電流的質(zhì)量。有源電力濾波器的使用，有效減少了諧波的畸變率，大大減少一些損耗。并且大大簡(jiǎn)化分布式發(fā)電系統(tǒng)電力變換電路的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王陽，曾祥君.《分布式發(fā)電技術(shù)》[J].大眾用電，2011.3：47-48.

電源濾波器范文第4篇

【關(guān)鍵詞】MT2000型 2kW短波發(fā)射機(jī) 單元控制 繼電器

MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)是廣州海華廠生產(chǎn)的通信設(shè)備，該設(shè)備憑借優(yōu)異的性能而廣泛用于通信行業(yè)，并獲得用戶的高度評(píng)價(jià)。但是由于不同地區(qū)環(huán)境差異較大，MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)在不同運(yùn)行環(huán)境下容易產(chǎn)生各種故障，諧波濾波單元控制繼電器屬于故障高發(fā)單元，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)行。因此，本文對(duì)諧波濾波控制機(jī)電單元故障進(jìn)行分析，總結(jié)降低諧波濾波單元控制繼電器故障的對(duì)策。

1 單元控制繼電器故障原因及表現(xiàn)分析

MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)的諧波濾波單元控制繼電器故障主要為控制繼電器觸電被燒壞，導(dǎo)致MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)吸合功能出現(xiàn)異常，設(shè)備的入射功率和反射功率的誤差提高。造成單元控制繼電器被燒壞的原因有以下兩點(diǎn)。

1.1 斷開繼電器接點(diǎn)時(shí)，電壓大幅度上升

根據(jù)的MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)濾波諧波控制繼電器工作原理，斷開繼電器接點(diǎn)瞬間，繼電器接點(diǎn)電流大幅度降低。但是根據(jù)楞次定律內(nèi)容，自感電動(dòng)勢(shì)與電流的方向始終保持高度相同，斷開繼電器接點(diǎn)瞬間，電壓瞬時(shí)大幅度上升。電壓為電源和自感電動(dòng)勢(shì)之和，電壓可擊穿空氣，導(dǎo)致電感量不斷上升。而控制繼電器的接點(diǎn)采用串聯(lián)連接方式，隨著自感電量不斷增加的，繼電器接點(diǎn)斷開瞬間產(chǎn)生的火花也越強(qiáng)烈，造成控制繼電器接點(diǎn)溫度異常升高，并超過控制繼電器接點(diǎn)的耐受范圍，容易造成控制繼電器接點(diǎn)燒毀。

1.2 操作不當(dāng)

MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程具有特殊性，與傳統(tǒng)繼電器運(yùn)行過程存在較大的差異。當(dāng)MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程：接通電源的且總電源電壓輸入高于45V，接通激勵(lì)器和輸入工頻信號(hào)，通過激勵(lì)器輸工頻信號(hào)，諧波濾波單元與同頻率的控制繼電器吸合，最后完成發(fā)射。從MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程可以看到，正常工作情況下，發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程中電流并未經(jīng)過控制繼電器電路，控制繼電器發(fā)生燒壞粘連的幾率極低。但是由于該設(shè)備具有多個(gè)工作頻段，運(yùn)行過程中可切換頻率運(yùn)行。在多頻發(fā)射運(yùn)行工況下，發(fā)射機(jī)各個(gè)頻點(diǎn)之間的運(yùn)行間隔為5ms，而繼電器吸合斷開間隔為10ms，發(fā)射機(jī)無法實(shí)現(xiàn)頻段外調(diào)頻工作。如若調(diào)頻工作操作超過2次，發(fā)射機(jī)始終確認(rèn)操作中控制諧波濾波單元工作，在發(fā)射功率狀態(tài)下，控制繼電器的電路有電流通過，容易導(dǎo)致打火問題，造成控制繼電器燒毀。既發(fā)射機(jī)在多頻發(fā)射運(yùn)行情況下，且多個(gè)頻率范圍之間存在許多限制。操作人員切換頻率前，首先應(yīng)使用激勵(lì)器面板做調(diào)諧處理，先后按下“發(fā)”和“?！敝噶畎粹o，再輸入頻點(diǎn)。因而操作人員且頻率前，需要關(guān)閉發(fā)射機(jī)，使發(fā)射機(jī)處于停止運(yùn)行狀態(tài)。但是設(shè)備生產(chǎn)生和說明書未對(duì)該操作規(guī)則進(jìn)行詳細(xì)說明，造成許多使用人員采用采用其它發(fā)射機(jī)切頻方式，在設(shè)備未停止運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行切頻處理工作，引起打火損傷。

2 諧波濾波單元控制繼電器故障處理分析

MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)諧波濾波單元控制繼電器發(fā)生打火燒毀故障后，維護(hù)人員應(yīng)通過看、聽、嗅等方式查明故障點(diǎn)，或使用點(diǎn)溫計(jì)輔助檢查?？刂评^電器燒毀屬于嚴(yán)重故障，控制繼電器無法繼續(xù)使用，應(yīng)及時(shí)更換控制繼電器。

2.1 故障表現(xiàn)

#4機(jī)對(duì)11：00的頻率21759kHz情況下無法正常開機(jī)，CSE和不平衡信號(hào)燈設(shè)備故障，而在其它頻段下可正常開機(jī)。從故障表現(xiàn)來看，可初步判斷諧波濾波器第七諧波濾波板子或控制輸入輸出信號(hào)的繼電器發(fā)生故障。

故障排除方法：取出諧波濾波單元，發(fā)現(xiàn)第七路諧波濾波板燒毀。更換第七路諧波濾波板后，發(fā)射機(jī)故障排除，設(shè)備正常工作。值得注意的是，諧波濾波單元采用分段式技術(shù)，濾波板子數(shù)量較多，繼電器燒毀還可能因設(shè)備散熱不佳及焊錫熔點(diǎn)較低而導(dǎo)接觸不良，引起短路故障。因而還需要觀察設(shè)備是否有功率輸出，如設(shè)備未輸出公路，可打開諧波濾波單元，肉眼觀察繼電器是否存在燒毀故障，并更換燒毀的濾波諧波板即可。此外，操作人員還需要定期除塵和查看風(fēng)扇工作情況，使用熔點(diǎn)更夠的焊錫絲焊接，控制焊錫數(shù)量。同時(shí)更換大功率散熱風(fēng)扇，保證諧波濾波有效散熱，避免繼電器損害。

2.2 故障表現(xiàn)

發(fā)射機(jī)功率驟降或消失，發(fā)射功率異常增高，發(fā)射機(jī)激勵(lì)器開啟自動(dòng)保護(hù)，激勵(lì)幅度自動(dòng)降低至最低水4.8dB。重新開機(jī)并調(diào)節(jié)到合適激勵(lì)幅度后，發(fā)射機(jī)表頭顯示設(shè)備入射功率低于1000W，反射功率高達(dá)280W。發(fā)射機(jī)運(yùn)行1分鐘后再次出現(xiàn)以上表現(xiàn)。采用假負(fù)載測(cè)試后仍存在故障表現(xiàn)，初步判定諧波濾波器單元故障。打開諧波濾波器單元，發(fā)現(xiàn)輸入端第五段繼電器燒毀。故障排除：更新燒毀繼電器，重新試機(jī)后設(shè)備正常運(yùn)行。

3 結(jié)語

MT2000型2kW短波發(fā)射機(jī)的諧波濾波單元控制繼電器雖然容易發(fā)生故障，但是該發(fā)射機(jī)的整體性能優(yōu)異，設(shè)備功能的穩(wěn)定性是十分可靠。繼電器發(fā)生故障后應(yīng)立即根據(jù)發(fā)射機(jī)表現(xiàn)分析故障具體部位的，并通過看、聽、嗅等方式查明故障點(diǎn)，快速判斷故障，減少處理故障的時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

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電源濾波器范文第5篇

【關(guān)鍵詞】有源電力濾波器；模塊化；均流控制；FPGA

0 引言

隨著非線性負(fù)載在配電網(wǎng)中的應(yīng)用日益廣泛，電能質(zhì)量嚴(yán)重惡化，而工業(yè)發(fā)展對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求，對(duì)電網(wǎng)諧波的限制也越來越嚴(yán)格[1]。有源電力濾波器（APF）是解決諧波問題的理想設(shè)備，理論上可以補(bǔ)償任意次數(shù)的諧波電流和無功功率，具有良好的動(dòng)態(tài)性能，受到廣泛的關(guān)注。單因其造價(jià)和技術(shù)原因，特別是容量的問題，在大功率應(yīng)用領(lǐng)域受到制約[2-3]。

目前，大容量APF的研究取得了較多成果如混合型APF，但因其無源部分參數(shù)設(shè)計(jì)難度大，而且容易發(fā)生諧振等缺陷，缺乏通用性；多電平APF具有單機(jī)容量大的優(yōu)點(diǎn)，但電路控制不僅復(fù)雜而且對(duì)可靠性要求很高，價(jià)格也比較昂貴。多模塊并聯(lián)APF則比較靈活，可以應(yīng)用于不同容量的諧波抑制場(chǎng)合，而且有利于標(biāo)準(zhǔn)化大規(guī)模生產(chǎn)。[4-5]

本文提出基于FPGA為核心控制芯片的新型模塊化APF，F(xiàn)PGA具有設(shè)計(jì)靈活、速度快、不受干擾的特點(diǎn)；按模塊容量比例均流控制策略不僅可以增加了設(shè)備諧波補(bǔ)償?shù)哪芰?，而且提高了設(shè)備的可靠性和安全性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。

1 原理、結(jié)構(gòu)和控制方法

本文中的有源電力濾波器實(shí)現(xiàn)完全模塊化，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，裝置由兩部分組成：一為裝置的控制系統(tǒng)；二是裝置的功率模塊。其中功率模塊中集成了一個(gè)模塊級(jí)別的FPGA控制系統(tǒng)、IGBT功率模塊、直流側(cè)并聯(lián)電容和交流側(cè)接入電感。各個(gè)模塊之間為并聯(lián)連接，當(dāng)單個(gè)模塊的容量不能滿足系統(tǒng)諧波補(bǔ)償要求，裝置需要擴(kuò)容時(shí)，只要增加裝置的功率模塊就可以了，使得裝置可以廣泛適用于各種不同容量的諧波抑制場(chǎng)合。

APF控制系統(tǒng)包括指令電流運(yùn)算、補(bǔ)償電流跟蹤控制以及PWM驅(qū)動(dòng)電路環(huán)節(jié)。根據(jù)APF工作原理知，模塊化APF控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：（1）能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出系統(tǒng)電流的諧波成分、計(jì)算出指令電流；（2）能夠良好地控制各個(gè)功率模塊產(chǎn)生動(dòng)態(tài)跟蹤的高精度補(bǔ)償電流；（3）功率模塊直流側(cè)電容電壓保持穩(wěn)定；（4）能夠讓各個(gè)濾波模塊合理分擔(dān)補(bǔ)償電流。[6]

圖1 模塊化APF基本結(jié)構(gòu)

按照其控制系統(tǒng)的要求，圖2給出了模塊化并聯(lián)型APF控制系統(tǒng)的控制方法原理圖，其中：

C=sinωt -cosωt-cosωt -sinωt（1）

C■=■1 -1/2 -1/20 ■/2 -■（2）

C■=C■■（3）

其諧波電流檢測(cè)及補(bǔ)償電流控制方法為：

（1）對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣，低通濾波鎖相后形成與電網(wǎng)電壓同步的正弦、余弦信號(hào)。用于諧波電流監(jiān)測(cè)運(yùn)算，同時(shí)保證電流采樣時(shí)刻也與該正弦、余弦信號(hào)同步。

（2）三相負(fù)載電流經(jīng)基于瞬時(shí)無功理論的諧波運(yùn)算提取到所需補(bǔ)償?shù)闹C波電流，經(jīng)過直流側(cè)電壓閉環(huán)PI控制得到用于穩(wěn)定直流電壓的有功電流，兩種電流疊加形成逆變器的指令電流，將指令電流均分后作為各個(gè)模塊的補(bǔ)償電流給定，與各個(gè)模塊的輸出反饋電流作差，采用滯環(huán)比較控制環(huán)節(jié)形成PWM信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制逆變器產(chǎn)生補(bǔ)償電流。

圖2 APF算法框圖

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

因?yàn)橛性措娏V波器對(duì)信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性要求特別高，所以本文設(shè)計(jì)了以Xilinx公司的Spartan3E型FPGA為主控芯片的控制系統(tǒng)。它由數(shù)據(jù)采集單元A/D、基于FPGA的主控單元及片外存儲(chǔ)器組成。FPGA是具有極高并行度的信號(hào)處理引擎，能夠滿足算法復(fù)雜度不斷增加的應(yīng)用要求，通過并行方式提供極強(qiáng)的信號(hào)處理能力，速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。[7]

2.1 數(shù)據(jù)采集

A/D轉(zhuǎn)換芯片采用的是Analog Devices公司的AD7865芯片，他是一款高速多通道數(shù)據(jù)采集芯片，具有四個(gè)采樣/保持通道和一個(gè)快速A/D轉(zhuǎn)換單元，可以實(shí)現(xiàn)同步采樣；支持雙極性模擬輸入，抗混疊濾波電路輸出的5V之內(nèi)的信號(hào)可直接送入采樣電路，無需轉(zhuǎn)換電平，大大簡(jiǎn)化了硬件電路，有效減少了因信號(hào)轉(zhuǎn)換電路帶來的額外誤差。圖3 給出了AD7865與FPGA的接口電路。

圖3 AD7865與FPGA接口電路

2.2 電源及保護(hù)電路

電源電路由交流220V供電，產(chǎn)生控制電路元件、電流傳感器及驅(qū)動(dòng)所需的5V電壓。FPGA所需的3.3V、1.2V核心電壓由專用電源芯片提供。故障保護(hù)電路監(jiān)測(cè)直流電壓、負(fù)載電流以及輸出不暢電力，當(dāng)直流過壓、負(fù)載過載以及輸出過流時(shí)，實(shí)施保護(hù)動(dòng)作。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

FPGA主要功能是協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作并完成運(yùn)算和控制功能，包括控制A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)和停止、讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果至block RAM中緩存、實(shí)現(xiàn)采樣算法、并實(shí)現(xiàn)數(shù)字化PI控制器、輸出PWM脈沖。

在設(shè)計(jì)中采用Verilog DHL硬件語言，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，以加快處理速度，模塊通過接口被其他模塊調(diào)用。

3.1 諧波計(jì)算

先設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算控制寄存器（COMUTER-CONTROLC），用于計(jì)算的時(shí)序控制，當(dāng)寄存器上升沿時(shí)，啟動(dòng)計(jì)算程序，先從RAM中讀取電流的三個(gè)采樣值，進(jìn)行基于瞬時(shí)無功理論的三相到兩相坐標(biāo)變換，然后讀取sin， cos值并計(jì)算得到ip、iq。

圖4 FPGA中諧波計(jì)算模塊調(diào)用關(guān)系

3.2 電流控制與直流側(cè)電壓控制

輸出電流閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，對(duì)設(shè)備的響應(yīng)速度、電流跟蹤精度影響很大。三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、跟蹤精度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)三相不平衡系統(tǒng)的補(bǔ)償效果較好，因而應(yīng)用較廣。FPGA易于實(shí)現(xiàn)靈活的置換電流跟蹤控制與功能完整的驅(qū)動(dòng)脈沖調(diào)理功能。圖5給出了A相驅(qū)動(dòng)脈沖生成與保護(hù)電路框圖。

圖5 驅(qū)動(dòng)脈沖生成與保護(hù)電路結(jié)構(gòu)

直流側(cè)電容電壓到達(dá)給定值前，直流電壓穩(wěn)定標(biāo)志無效，輸出穩(wěn)定控制模塊的脈沖信號(hào)，電容繼續(xù)充電；直流電壓穩(wěn)定到給定值后，電壓穩(wěn)定標(biāo)志有效，PI調(diào)節(jié)器的計(jì)算結(jié)果經(jīng)過滯環(huán)電流跟蹤模塊輸出脈沖信號(hào)，APF正常工作。

A相脈沖信號(hào)經(jīng)最小脈寬封鎖與四驅(qū)時(shí)間調(diào)整模塊處理后，輸出為驅(qū)動(dòng)功率模塊上下橋臂的兩路信號(hào)Ug1和Ug4。保護(hù)模塊由純邏輯電路硬件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)主電路出現(xiàn)過流、過壓等故障時(shí)，控制器可以迅速封鎖驅(qū)動(dòng)脈沖的輸出，及時(shí)有效地保護(hù)功率器件。保護(hù)動(dòng)作滯后時(shí)間很短，只與器件的不限延遲和決斷時(shí)間有關(guān)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

利用所研制的有源電力濾波器裝置進(jìn)行了補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件：380V三相四線系統(tǒng)，負(fù)載為三相整流橋接電阻負(fù)載。

圖6給出了實(shí)驗(yàn)電流波形及頻譜圖。采用FLUKE 43B諧波測(cè)試分析儀。補(bǔ)償前電流THD為13.72%，補(bǔ)償后THD為1.25%。

（a）補(bǔ)償前電流波形及頻譜

（b）補(bǔ)償后系統(tǒng)電流波形及頻譜

圖6 實(shí)驗(yàn)電流波形及頻譜圖

5 結(jié)語

本文介紹了以FPGA為核心控制芯片的模塊化有源電力濾波器，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)?，完成了控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了諧波補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本文提出的模塊化結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性，并且模塊化有源電力濾波器具有優(yōu)秀的濾波功能，可達(dá)到降低線路損耗、改善電能質(zhì)量的重要作用，具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值。

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