一種有源濾波器中電流傳感器噪聲抑制電路

摘要：有源電力濾波器實際運行過程中存在大量實際的噪音干擾，這些干擾嚴重影響濾波器的工作效果。給出對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于普通并網(wǎng)逆變器的不同點，提出采樣回路中低通濾波器設(shè)計的重要性和特殊性。并針對這些分析提供了一套切實可行的降低電流采樣回路干擾的解決方案，在實際應(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)了很多非線性負載，此類負載在運行過程中，產(chǎn)生大量的高次諧波，這些諧波對于電網(wǎng)中的電力設(shè)備有著很強的危害，因此供電部門對于諧波的注入量有著嚴格的限制。有源濾波器的設(shè)計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)字信號處理算法消除噪音的方法在這里不完全適用，而實際應(yīng)用中來自外部的干擾極大地影響了系統(tǒng)的運行。在此重點討論電流傳感器的選擇和采樣調(diào)理電路的設(shè)計，從而使得．由于這兩者的非理想性對系統(tǒng)的影響最小。

1 有源電力工作原理簡介
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負載電流Iload。以及濾波器的實發(fā)補償電流Icom。信號變壓器傳遞三相系統(tǒng)交流電壓Usys，而直流電壓傳感器負責傳遞直流端電容電壓Udc。
負載電流被DSP讀入之后，經(jīng)過運算，可以獲得三相負載電流當中的正序有功電流，而補償?shù)哪康氖鞘沟孟到y(tǒng)端電流只含有正序有功電流。獲得了負載電流的正序有功基波電流之后，將負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償效果的關(guān)鍵?？梢詫⒂性礊V波器視為一個逆變電流源，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)過計算的需要補償?shù)碾娏?和實際補償電流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：

當忽略系統(tǒng)內(nèi)阻時(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。因此精確地補償電流和精確的指令電流是補償精度的關(guān)鍵，而指令電流又是由負載電流經(jīng)過運算獲得的，因此準確地獲得負載和補償電流是關(guān)鍵所在。