有源电力滤波器中锁相倍频电路的实现

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                    　　有源电力滤波器（Active Power Filter, APF）是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置。锁相倍频电路是有源电力滤波器谐波检测模块的重要组成部分，它的稳定性对有源电力滤波器快速响应起到了关键的作用。供电系统的信号频率随负载的变化在较大的范围内变化，为实现准确的信号采样，DSP必须准确的知道当前信号的频率，确保采样频率与信号频率保持一致。锁相倍频电路就是将一个完整的周期等分成N份，作为DSP的采样信号。
　　1 锁相倍频电路的原理
　　锁相倍频电路能否实时稳定的输出12.8kHz的方波，是整个检测模块在开机后能否在最短时间内开始工作的关键。图1所示为锁相倍频电路的原理框图。






　　图2 过零检测电路原理图
　　2.2 锁相倍频电路
　　此锁相倍频电路采用了一片锁相环芯片74HC4046、一片累加计数器CD4040和低通滤波器，其电路连接图如图3所示。






　　图4 过零信号与正弦波形
　　图5所示为所设计的锁相倍频电路的输出实验波形。






　　图5 锁相倍频电路输出的12.82kHz方波
　　压控振荡器的输入电压来自于低通滤波器的输出，所以输出频率会有一定的波动，此锁相倍频电路的输出频率范围在12.77kHz-12.82kHz。锁相倍频电路输出的频率在被DSP捕捉到后就会启动AD7656对信号采样，由于输出频率的脉动，采样点的正弦和余弦值可能会与表中存储的正弦和余弦表有一定误差。在满足锁相速度的前提下，应当尽可能减小低通滤波器的截止频率，以减小输出频率的波动。