无锁相环电压全周期过零检测电路仿真与设计

2012-07-19 18:44:32来源: 21ic

  1序言

  随着电力电子技术的迅猛发展,作为电网净化器之一的静止型无功功率补偿器(简称SVC)的应用无论在国外还是国内都得到了长足的进步[1]。而作为静止型无功功率发生器的中央处理器的检测信号之一,交流电网电压过零点的准确检测变得异常关键,因为其值的确定直接决定着系统计算的电网电压频率的跟踪效果和补偿电流注入电网的时间,进而直接影响到静止型无功功率补偿器对电网补偿的准确性和实时性,即同步性。

  本文充分利用现代电子电路设计软件的方便条件,在Protel 99SE仿真分析的基础之上,设计了一种无锁相环的交流电压全周期过零检测电路,不仅设计简单,而且其准确性也得到了实验的验证,有一定的实用价值。同时,以 Protel 99SE为电路仿真的手段有一定实际意义。

  2无锁相环电压全周期过零检测电路原理

  为了达到与电源电压同步的目的,除了可以使用锁相同步电路外,还可以实时检测电源电压的过零点和频率,根据过零点和频率就可以跟踪输入的电源电压的相位,实现同步输入。以三相交流低压电网的A相电压为例,当电源电压经电压互感器处理后,由负到正经过的正过零点(或由正到负经过的负过零点)时,向CPU传送电压

过零点检测的信号,即分别为电压正半周期和负半周期产生的2个正方波以及正过零点与负过零点时产生的2个正脉冲指令信号,提供给CPU计算,以达到跟踪电网电压频率的同步目的。对于静止型无功功率补偿器,就可以发出同步补偿指令,达到补偿电网无功功率、抑制电网谐波电流的目的。

  交流电压全周期过零检测电路框图如图1所示。

交流电压全周期过零检测电路

  在检测电路中,采用电压运算放大器设计电路,实时检测电压过零点,分别在电压正、负半周及正、负过零点发出正方波和正脉冲信号,提供给CPU作为电源电压同步基准信号,使系统实时跟踪电源电压频率的变化。

  3检测主电路设计

  根据无锁相环电压全周期过零检测电路原理,利用Protel 99SE电子电路设计[2]软件,添加系统仿真库sim.ddb,调用仿真库中的器件,包括电压运算放大器LM324、电阻、1N4148系列二极管、电容、交直流电源和参考地信号等元器件,经过电路运算放大器、比较器等参数的设计计算[3]后,设计出交流电压全周期过零检测电路仿真原理图,如图2所示。

检测主电路设计

  其中,Source为模拟交流电源的A相输入相电压,幅值设为3.889 V,频率为50 Hz,初相角为0。,电源电压经过RC电路处理后,设置网络标号PTA作为模拟电压互感器处理后的参考交流正弦过零检测电压(实际设计中电压互感器变比为80:1)。直流电压VCC和VEE分别为+15 V和-15 v,作为运算放大器LM324.的工作电压。其余的电阻和电容元件参数如图2中所标注值。

[1] [2]

关键字:锁相环  过零检测  电压

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0719/article_5473.html
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