有源电力滤波器中的谐波检测电路设计
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1．2 谐波分析算法
针对APF的谐波电流检测的特点，本课题采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法。瞬时无功功率理论是将三相电流变换到α、β坐标，大大地简化了负载有功功率和无功功率的计算，在检测三相电路谐波及无功电流中得到了成功的应用。经坐标变换后，电网基波电流的瞬时
无功功率和有功功率在α、β坐标系中已成为直流成分，因而只要用低通滤波器滤除交流成分，将直流成分逆变换后，就得到电网基波电流。这样，电网电流减去已检测出的基波电流，就得到电网的谐波电流。
基于ip-iq算法的谐波电流检测方法原理图如图3所示。
2 系统硬件设计
谐波检测电路由DSP外围电路、模拟信号调理电路、A／D采样电路、过零检测电路及锁相倍频电路等5部分组成。
2．1 模拟信号调理电路
模拟信号调理电路主要是霍尔电流传感器、可编程有源滤波芯片MAX260组成，其原理框图如图4所示。
电网电流在经莱姆霍尔电流传感器按一定比例缩小后，在精密采样电阻上形成一个压降，即将电流信号转变为电流压信号(如图5所示)，之后电压信号进入抗混叠滤波器MAX260中，将频率为O．5倍采样频率以上的谐波信号滤除。
为了避免三相负载电流检测信号中的高频分量造成数字采样中的混叠现象，影响谐波检测的精度，必须设置抗混叠低通滤波器进行滤波；根据香农采样定理，被采样信号中的最高次分量频率应小于或等于采样频率的一半。截止频率设置较低，能保证滤除效果，但是过低的截止频率将使被滤波信号存在过大的相位移，给信号检测的实时性和准确性带来影响。所以，应当合理选择抗混叠低通滤波器的截止频率，使之在保证有效滤除高频噪声的前提下，同时有效保证信号数字采样的精度。
抗混叠滤波器采用Maxim公司生产的可编程通用有源滤波器芯片MAX260。C8051F330与MAX260的电路连接图如图6所示。MAX260内部有两个滤波器A和B，这两个滤波器均需要一个外部时钟，在这里滤波器A和B共用一个外部时钟，这个外部时钟是由单片机的定时器来完成的。在设置滤波器参数时中，A、B两个滤波器均被设置成二阶的巴特沃斯低通滤波器，截止频率为6000 Hz，通带纹波系数为0．5dB，阻带衰减20dB。为了提高滤波效果，将A和B两个滤波器级联起来，即滤波器A的输出信号作为滤波器B的输入信号，以增强滤波效果。
2．2 AD7656采样电路
AD7656与DSP7656的接口电路如图7所示。
AD7656连接外围电路时，在DVCC、AVCC、VDRIVE、REFIN／0UT和VSS引脚须加1组去耦电路，该去耦电路是由1个10 μF和1个100 nF电容组成。去耦电容要尽量靠近器件，以达到更好的去耦效果。AD7656其他关键引脚的连接是STBY接VDRIVE，选择正常模式；RANGE接地表示选择输入范围±10 V；SER／PAR接地。选择并行接口；W／B接地表示16位并行输出；WR／REFEN／DIS接VDRIVE表示选择内部参考。
2．3 过零检测电路
过零检测电路电路图如图8所示。采用宇波公司的CHV-25P霍尔电压传感器，此霍尔电压传感器的额定电流为10 mA，原边与副边匝数比为2500：1000．所以在将A相电网电压接入霍尔电压传感器前，需要通过一个限流电阻进行限流，以免电流过大将霍尔电压传感器烧坏，它
的M端为副边电流输出端，需要加一支采样电阻，将电阻上的压降引入一个由运算放大器CA3140及4个电阻组成的滞回比较器，然后在其输出端通过一个由两个二极管组成的钳位电路之后，将高低电平锁定为5 V和0 V，然后再进入一个与非门CD4093，对输出信号进行整形。
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