王宝海

摘 要：该文讲述了硬件电路设计方式及软件规划，硬件架构包含了电压型变流器电路、相位控制整流性电路与周边电路，周边电路包括：电压电流感测电路、功率开关驱动电路及弦波转方波电路；软件部份则是以数位讯号处理器TMS320F2812微处理器为核心，说明程序规划与设计流程。该文制作一小型三相转二相实验室型仿真系统，包含了并联型主动式电力滤波器结合Le Blanc接线变压器及非线性负载，并对硬件电路制作及电路组件加以说明。

关键词：主动式 电力 滤波 硬件 制作 研究

中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0027-02

1 硬件电路制作

该文的硬件架主要系统电路为：Le Blanc接线变压器、相位控制整流性电路、并联型主动式电力滤波器，周边电路为：电压、电流感测电路、功率开关驱动电路及弦波转方波电路；将数位讯号处理器（DSP）所需运算用的电压电流经过感测电路后，以数位类比转换比率转换为电压后，传送至DSP，经过计算后产生的脉波宽度调变讯号与门流体触发讯号，透过光偶合驱动电路与门流体触发电路送至功率开关半导体进行切换。以下针对上述电路及组件规格做说明。

1.1 数位讯号处理器

数位讯号处理器（Digital signal proc essing，DSP）TMS320F2812作为系统的控制核心，此DSP可使用C语言或是汇编语言，该研究可用C语言来撰写程序，基本规格如表1所示。

1.2 电压、电流感测回援电路

该文所使用的电压感测组件，是采用 LV 25-P作为其侦测组件，用来侦测该文所提之控制法需要的电源端电压（vm、vt）及直流链电压（Vdc），将待测电压值转换成电压讯号后，再由运算放大器HA17741调整电压讯号的大小及准位，使其成为数位讯号处理器所能接受的电压值（0～3V），最后经由ADC埠将类比值转换成数位值以进行运算。

该文所使用的电流感测组件，是采用 LT100-P作为其侦测组件，用来侦测该文所提之控制法需要的负载端电流（imc、itc）及补偿电流（imc、itc），将待测电流值转换成电压讯号后，一样由运算放大器（HA17741）调整电压讯号的大小及准位，使其成为位讯号处理器所能接受的电压值（0～3V），最后经由ADC埠将类比值转换成数位值以进行运算。

2 功率开关组件驱动电路

该文所使用的功率半导体开关组件，必须另外制作其驱动电路，因此所采用的 IC型号为HCPL-3120的光耦合器，主要目的除了输出隔离触发信号来驱动功率半导体开关组件的导通与截止外，也可以保护当功率开关组件损坏时，可以隔离控制电路与电了电路，避免控制器的损坏，功率半导体开关组件的光耦合隔离放大驱动电路，将数位讯号处理器之PWM输出讯号经过光耦合驱动IC输出至功率半导体开关组件的闸极端。

3 电压型变流器电路

图1为该文所使用的并联型主动式电力滤波器之电路架构，由图可知为一两相的半桥架构，输入交流电压源（vm、vt）为220V，电路中包含了功率开关组件（M1～M4），直流电容器（C1、C2）及升压电感（Lmc、Ltc），其组件规格如下。

（1）功率开关半导体：是采用美商IXYS 公司所生产的IGBT开关 IXGH 24N60CD1，内部包含一快速反向二极管，耐压VCE为 600伏特，耐流IC为48安培。

（2）直流电容器：容量为7200μF，耐压为400V的直流电容器，目的是供应系统额外的损失并提供变流器一直流电压，使变流器正常工作并抑制直流波。

（3）升压电感：容量为12mH，耐流为10A的电感，目的是减缓补偿电流的变化率及减少电流谐波流入系统电源端。

4 相位控制整流性电路

该文所使用的相位控制整流性电路，是采用公司所生产的硅控整流器IRKT56 -08作为功率开关组件，其单颗闸流体所能承受最大开路电压为800V，耐流为60A，闸极触发电压（Max.gate voltage required to trigger）为1.7～4V，闸极触发电流（Max.gate current required to trigger）为80～270mA。

5 弦波转方波电路

该文所使用的弦波转方波电路所使用的OPA皆使用IC型号为HA17741所建构完成，分成三部分说明。

（1）电压随耦电路：作为缓冲及阻抗匹配用，有高输入阻抗，低输出阻抗特性，避免输入讯号被衰减。

（2）史密特触发电路：将经过电压随耦器之任意波形转换成方波，并可透过R1与R2的配置，调整所需轉态的数值，以避免该文所需侦测的电压值（vm、vt）与电流值（imc、itc）在切换开关时所产生的杂讯影响。

（3）零点侦测电路：将史密特触发电路输出的正饱和电压（+15V）与负饱和电压（-15V）之方波波形，透过零点侦测电路并在其输出侧并联一3V的基纳二极管，来产生一DSP可接受的输入电压范围（0～3V）。

6 闸流体组件驱动电路

由晶体管型号为2N3569、脉冲变压器与两颗二极管型号1N4007组成，由于数位讯号处理器驱动负载能力不佳，故使用2N3569将触发讯号放大来推动脉冲变压器，使能量能传至闸流体的闸极端；脉冲变压器也可隔离控制电路与电力电路，避免控制器的损坏；一次测的二极管是在没有触发讯号时使电感电流保持连续并使其降为零，二次测的二极管是用以吸收逆脉冲之功能。

参考文献

[1] 李勇.电力系统谐波抑制的方法研究与发展趋势[J].上海船舶运输科学研究所学报，2011（2）：119-122，131.

[2] 屠黎俊，孙培德，刘晓洁.四开关三相逆变器的PWM脉冲生成方式[J].微特电机，2009（12）：38-41.

[3] 王改英，崔玉龙.基于瞬时无功功率理论的谐波检测中低通滤波器的研究[J].北京化工大学学报：自然科学版，2009（5）：103-106.