專利名稱：高性能帶通濾波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及帶通濾波電路。
背景技術(shù)：
普通的變流器大都采用二極管整流橋或晶間管整流將交流電轉(zhuǎn)化成直流，然后采 用IGBT逆變技術(shù)將直流轉(zhuǎn)化為電壓、頻率皆可調(diào)整的交流電控制交流電動機，這種變流器 只能工作在電動狀態(tài)，所以稱為兩象限變流器。由于兩象限變流器采用不可控的整流橋，無 法實現(xiàn)能量的雙向流動，且在一些大功率的應(yīng)用中，二極管整流及晶閘管整流會對電網(wǎng)產(chǎn) 生嚴(yán)重的諧波污染。IGBT功率模塊可以實現(xiàn)能量的雙向流動，如果采用IGBT做整流橋，用 高速、高運算能力的DSP產(chǎn)生PWM控制脈沖，一方面可以調(diào)整輸入的功率因數(shù)，消除對電網(wǎng) 的諧波污染，讓變流器真正成為“綠色產(chǎn)品”，另一方面可以將電動機回饋產(chǎn)生的能量反送 到電網(wǎng)，達到徹底的節(jié)能效果。這種控制算法可以實現(xiàn)能量的雙向流動，稱為四象限變流 器。四象限整流的前提是送入DSP采集的電壓、電流與實際電網(wǎng)電壓、電流要嚴(yán)格意義上 同步。整流控制單元的DSP產(chǎn)生4路PWM脈沖控制整流側(cè)的4個IGBT的開通和關(guān)斷。IGBT 的開通和關(guān)斷與輸入電抗器共同作用產(chǎn)生了與輸入電壓相位一致的正弦電流波形，這樣就 消除了二極管整流橋產(chǎn)生的4K士 1諧波。功率因數(shù)高達99%。消除了對電網(wǎng)的諧波污染。目前常用的同步電壓、電流采樣電路多采用1個MFB有源帶通濾波電路。電網(wǎng)電壓 的頻率設(shè)定為該帶通濾波電路的中心頻率，理論上該方法完全可以實現(xiàn)電壓、電流的同步。 但實際上，電網(wǎng)電壓頻率波動范圍較大(我國電網(wǎng)電壓頻率波動范圍50士 IHz)，如果采用 一個1個MFB有源帶通濾波電路的電壓、電流采樣電路，電網(wǎng)電壓頻率波動對其濾波后得到 的電壓、電流相位影響較大，不能嚴(yán)格意義上同步，最終影響了四象限整流的控制效果。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計一種新型的帶通濾波電路。本實用新型的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的一種高性能帶通濾波電路，其特征在于所述的帶通濾波電路由兩個MFB有源帶通 濾波電路構(gòu)成，所述的MFB帶通濾波電路由RC器件和放大器組成，其中的電阻Rl —端與輸 入信號連接，另一端分別與電阻R2、電容Cl和電容C2相連；所述電阻R2 —端與地相連，另 一端分別與電阻Rl、電容Cl和C2相連；所述電容Cl 一端分別與電容C2、電阻Rl和電阻R2 相連，另一端分別與放大器、電阻R3相連；所述電阻R3 —端分別與放大器、電容Cl相連， 另一端分別與放大器、電容C2相連；所述電容C2 —端分別與電容Cl、電阻R2和電阻Rl相 連，另一端分別與放大器、電阻R3相連；所述電阻R4 —端與地相連，另一端與放大器相連； 所述兩個MFB帶通濾波電路采用串聯(lián)形式連接。所述的兩個MFB有源帶通濾波電路均由RC元件和放大器構(gòu)成，通過串連組合可以 相互有效地抵消濾波電路的相位差，使得輸入、輸出的電壓、電流信號相位同步。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的優(yōu)點主要表現(xiàn)在[0009]由兩個MFB帶通濾波電路構(gòu)成的組合，可以實現(xiàn)嚴(yán)格意義上的同步，且電網(wǎng)電壓 頻率波動對同步效果影響較小，完全可以滿足大、小功率變流器四象限整流所要求的DSP 采集的電壓、電流與實際電網(wǎng)電壓、電流嚴(yán)格意義上同步。
本實用新型有附圖一幅。圖1是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1是MFB有源帶通濾波電路I，2是MFB有源帶通濾波電路II。
具體實施方式
如圖1所示的一種高性能帶通濾波電路。該帶通濾波電路由兩個MFB有源帶通濾 波電路I、II串接構(gòu)成，所述的MFB有源帶通濾波器則由RC元件及放大器組成。頻率50Hz 的電網(wǎng)交流電壓、電流信號經(jīng)同步變壓器、電流傳感器處理后得到幅值較小的交流電壓信 號，經(jīng)兩個MFB有源帶通濾波電路處理后可以得到同相位的電壓電流信號。該濾波電路可 以有效的濾除50Hz以外的其他頻率的干擾信號。MFB有源帶通濾波器Il選擇中心頻率小 于50Hz，MFB有源帶通濾波器112選擇中心頻率大于50Hz，MFB帶通濾波器112用于補償 MFB帶通濾波器Il超前的相位，最終實現(xiàn)相位同步。該濾波參數(shù)選擇如下MFB帶通濾波器的傳遞函數(shù)為
A ^S^^Q_= P^S_(1)
Vm+ S + Pco0S+ γω0
Q °式中AV為靜態(tài)增益；Q為品質(zhì)因數(shù)；Coci為輸入信號中心角頻率；VIN、VOTT分別為帶 通濾波器的輸入、輸出信號。由圖1可得到元件值與參數(shù)P，β，Y有如下關(guān)系
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Γ π 廿^1 廠 ^ C人ρβ-γ)其中《《+//尸^-。R5, R6, R7的值計算方法同式(2)。為了達到良好的相位同步，要求兩階MFB帶通濾波電路的帶寬越窄越好，且同步 信號要放在通帶范圍之外，兩階帶通濾波的中心頻率要盡量遠離同步信號的頻率，前提要 保證品質(zhì)因數(shù)QS 10。
權(quán)利要求1. 一種高性能帶通濾波電路，其特征在于所述的帶通濾波電路由兩個MFB帶通濾波電 路構(gòu)成，所述的MFB帶通濾波濾波電路由RC器件和放大器組成，其中的電阻Rl —端與輸入 信號連接，另一端分別與電阻R2、電容Cl和電容C2相連；所述電阻R2 —端與地相連，另一 端分別與電阻R1、電容Cl和C2相連；所述電容Cl 一端分別與電容C2、電阻Rl和電阻R2 相連，另一端分別與放大器、電阻R3相連；所述電阻R3 —端分別與放大器、電容Cl相連， 另一端分別與放大器、電容C2相連；所述電容C2 —端分別與電容Cl、電阻R2和電阻Rl相 連，另一端分別與放大器、電阻R3相連；所述電阻R4 —端與地相連，另一端與放大器相連； 所述兩個MFB帶通濾波電路采用串聯(lián)形式連接。
專利摘要本實用新型公開了一種高性能帶通濾波電路，由兩個MFB有源帶通濾波電路組合構(gòu)成。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于大、小功率四象限整流的同步電壓及同步電流采樣電路。其特征在于兩個MFB帶通濾波電路相互串接，有效地抵消了濾波后的相位差，同步電路的相位差可控制在30μs之內(nèi)，且電網(wǎng)電壓頻率波動、濾波電路參數(shù)精度對相位影響較小。
文檔編號H02J3/01GK201898333SQ201020216049
公開日2011年7月13日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者陳鐵年, 隋德磊, 韓紅彬 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心