分频程序（精选3篇）
分频程序 篇1
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物。它克服了继电-接触器控制系统中机械触点接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性及灵活性差的缺点, 充分利用微处理器的优点, 又照顾到现场调试、操作、维修人员的技能与习惯。特别是PLC的程序编制, 不需要专门的计算机编程语言知识, 而是采用了一套以继电器梯形图为基础的指令形式, 使用户程序编制形象、直观、方便易学, 调试与查错也都很方便。用户在购买到所需的PLC后, 只需按说明书的提示, 做少量的接线和简易的用户程序编制工作, 就可灵活方便地将PLC应用于生产生活实践中。
随着现代化通讯技术的迅猛发展。分频信号在光纤通讯和射频通讯系统中得到广泛应用。分频就是将同一个时钟信号通过一定的电路结构转变成不同频率的时钟信号。四分频就是通过有分频作用的电路结构, 在时钟每触发4个周期时, 电路输出1个周期信号。比如用一个脉冲时钟触发一个计数器, 计数器每计4个数就清零一次并输出1个脉冲。那么这个电路就实现了四分频功能。
1 硬件设计
本设计以经济、实用、好用、耐用为原则来选择PLC的型号。经过比对筛选, 本设计采用了日本松下FP0系列的机型。FP0系列是超小型的PLC, 具有世界上最小的安装面积, 扩展简单, 拥有丰富的指令系统, 快速的CPU处理速度, 强大的网络通讯功能。
首先对该型号的硬件电路中的I/O地址进行“地址分配”, 然后画出该硬件电路相应的I/O接线图, 如图1所示。其中, 输入I:启动开关SB1;停止开关SB2。输出O:发出四分频脉冲Y0。
2 软件设计与调试
2.1 先画出流程图
2.2 根据流程图编写出相应的梯形图程序
根据控制要求, 利用日本松下FP0系列C10机相应的基本指令设计的梯形图程序如下图图2所示。
2.3 把梯形图程序输入PLC中, 调试程序
具体步骤如下。首先打开主机电源将程序下载到PLC主机中。其次启动并运行程序, 然后观察实验现象:按下启动按钮X0, 发现R0跃变为高电平, 并驱动R1发出周期性的脉冲, R2发出二分频脉冲, Y0发出四分频信号;按下停止按钮X1, 所有信号归零, Y0无输出。
2.4 结论
通过X0手动输入信号脉冲, 当计时器个数达到4个时, Y0被置1输出, 随着计数的增加, 当计数达到8个时, Y0被复位输出, 同时计时器复位, 重新开始计数, 这样就形成了一个四分频电路。经过实验调试, 实验结果显示信号输出稳定, 完全满足四分频的控制要求。
3 结语
本文介绍了如何用松下FP0系列的PLC基本指令来实现四分频电路的设计, 经过实验验证能满足控制要求, 而且输出信号优质、稳定, 具有一定的现实参考意义。
摘要：本文主要探讨了采用日本松下FP0-C10的PLC实现四分频信号输出的设计方法, 并利用PLC实训平台, 在实训室实现了优质的四分频信号输出。
关键词：四分频,PLC,程序设计
参考文献
[1]刘小春.电气控制与PLC技术应用[M].北京:电子工业出版社, 2013.
[2]邱公伟.可编程控制器网络通信及应用[M].北京:清华大学出版社, 2000.
[3]邹益仁, 等.现场总线控制系统的设计和开发[M].北京:国防工业出版社, 2003.
[4]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M], 重庆:重庆大学出版社, 2001.
新疆人民广播电台蒙柯分频项目 篇2
系统改造新增以下设备:一套完整的直播室设备, 用于提供柯语独立的信号源;12路数字音频编码器1台, 作为备路对9套上星数字音频编码;开通级联功能的模拟音频编码器1台, 由于模拟音频编码器一台最多可以对8套模拟音频信号编码, 所以需要一台开通级联功能的编码器进行复用;路由器2台, 一台用于接收从直播室传输至播出机房的模拟柯语信号, 另一台用于接收从直播室传输至播出机房的9套数字音频信号。
2 系统改造实施过程
2.1 原系统概述
新疆人民广播电台原编码上星系统由2台8路模拟纯音频编码器、1台切换器、音频跳线盘、视频跳线盘、2块光发模块组成。主备模拟音频信号源分别进音频跳线盘, 出来的音频信号进主备编码器进行编码, 输出的信号先进视频跳线盘, 再进切换开关进行选择切换, 输出2路信号同样先进视频跳线盘, 再分别进主备光发模块, 通过光纤传输至331机房与电视台的8套节目复用成1个ASI流传输至652地球站完成上星。
2.2 新系统概述
改造后系统设计主路为9路模拟信号源, 备路为9路数字信号源。主路由2台模拟音频编码器组成, 1台是原系统的主路模拟音频编码器, 另一台为开通级联功能的模拟音频编码器。同原系统一样, 模拟信号源和数字信号源先进主备音频跳线盘再进编码器, 原主路模拟音频编码器仍然对之前的8套上星节目进行编码, 输出的1路ASI流输入到开通级联功能的模拟音频编码器, 同时输入独立的柯语模拟信号源进行编码和复用, 级联编码器输出含有9套节目的ASI流。备路为9套数字音频信号输入至数字编码器进行编码, 输出含有9套节目的ASI流。主备编码器分别输出2路信号进视频跳线盘, 再进切换开关进行选择切换, 切换开关输出2路信号同样先进视频跳线盘再分别输入至主备光发模块通过光纤传输至331机房。
2.3 系统改造内容
开通级联功能的模拟编码器上机架, 独立的柯语模拟信号源输入至此音频编码器, 并把原主编码器的1路输出输入至级联编码器, 原主编码器的3根输出信号线 (2根用于把编码器的输出传输至视频跳线盘, 1根用于本地码流监测) 连接到级联编码器的输出端口。
数字编码器上机架, 替换原备路模拟音频编码器, 9路数字信号源输入至此编码器, 原备路模拟音频编码器的3根输出信号线 (2根用于把编码器的输出传输至视频跳线盘, 1根用于本地码流监测) 连接到数字编码器的输出端口。
主路2台模拟音频编码器的GPI告警线串联接切换开关的A口, 备路数字编码器的GPI告警线接切换开关的B口 (GPI告警线用于传输编码器的告警信息至切换开关, 当编码器出现故障时, 通过GPI线缆把告警信息传输给切换开关, 切换开关根据GPI告警信息自动做出切换) 。
码流监测软件需做相应的改动, 增加新增的柯语节目进行实时监测。整个编码上星系统的网管监控软件要做相应升级, 对整个编码上星系统中各个设备实时监控。并要把网管系统的界面VGA信号通过VGA-DVI转换器转换成DVI信号, 通过DVI光端机传输至安监中心进行监看。331传输机房的复用器需重新配置, 添加新增的柯语节目。
2.4 系统改造中出现的问题及解决方法
(1) 问题一
问题现象:2012年2月23日2:00-7:30停播后, 工程人员开始整个系统改造施工, 主备编码器上机架, 配置编码器, 连接各设备间的线缆, 修改331机房复用器配置。
完成后发现主路编码器卫星自收信号中维语出现丢码情况, 其他8套节目正常。问题出现后, 修改331复用器配置问题依然存在, 怀疑原主路编码器维语节目的PCR PID问题, 修改后也未能解决。更换主编码器为备编码器依然没能解决。
问题分析:主路编码器上星信号中出现丢码的情况, 但是备路数字编码器上星后接收的信号正常, 由于331复用器的配置文件为同一文件, 证明复用器配置是正确的。甩开级联编码器, 原主路模拟音频编码器8套节目上星后接收的信号正常, 证明原主路模拟编码器的配置也是正确的。所以问题锁定在级联编码器的配置上。
具体分析为什么只对维语一路节目产生影响, 其他的信号都是正常的。原主编码器的8个service中的P C R PI D配置都为4113, 而且维语节目的Audio PI D也为4113, 级联编码器中的柯语ser vice PCR PI D也为4113。经与厂家技术支持确定后, 同一台编码器中的各个service的PCR PID可以设置成同一值, 但是两台编码器中service的PCR PID不能为同一值, 级联编码器中柯语service PCR PID为4113而原编码器的维语Audio PID也为4113, 这就产生了冲突, 导致只有维语这一套节目出现丢码的情况。
解决方法:把级联编码器中的柯语PCR PID设置成4120, 上星后接收的9套信号都正常, 问题解决。
由于是互为备份的系统, 所以主备编码器输出的ASI流中各个节目的信息必须一致才能保证在331传输机房复用器同一配置下进行主备路的切换。
以下主备编码器配置信息必须保证一致:Ser vice Name, Ser vice I D, Ser vice PMT PI D, Service PCR PID, Audio PID, Out Put Rate, Packet Length。
注:同一台编码器中的各个Service的PCR PID可以相同, 但是级联的编码器中的PCR PID不能和第一台编码器的PCR PID相同。
(2) 问题二
问题现象:2012年2月24日2:00-7:30, 实验倒换开关在主路两台编码器其中任意一台或者两台同时故障时是否能自动切换到备路, 把主路级联的两台编码器GPI告警线并联接切换开关的A口进行实验。
把主路中其中一台编码器关机, 切换开关不动作, 两台编码器都关机后才切换。试验失败, 系统达不到自动切换的功能。
只连接级联编码器的GPI (新做的线) 原主编码器的GPI不连接, 关机后切换, 证明新做的GPI线缆没有问题。这种把两台编码器GPI并联到切换开关的同一接口的接法存在问题。
问题分析:主路两台编码器GPI并联接切换开关的A口构成的是2对1的关系, 当其中的一路发出G PI告警时, 另一路还是通的, 整个环路还是连通的, 切换开关认为A路无告警不动作。所以两台编码器的GPI应该是串联的关系。
解决方法:次日晚上停播后, 把两台编码器的GPI告警线串联起来, 具体接线方式为:
第一台编码器的GPI-Common接第二台编码器的GPI-N, O, 第一台编码器的GPI-N, O接切换开关的GPI-N, O, 第二台编码器的GPI-Common接切换开关的GPI-Common, 构成一个串联的环路。
测试结果为关闭两台中的任意一台编码器切换开关会自动切换到备路。实现了主路的自动切换功能。
切换开关的告警原理:切换开关GPI端口为2 5针串口头, 只需焊接2个管脚, 分别为16-GPI-Common;17-GPI-N, O。 (对应编码器G PI端口的GPI-Common和GPI-N, O) 。切换开关内部供电5 V, 当编码器无告警时, 编码器内部对应的GPI-Com mon和GPI-N, O是联通的, 通过与切换开关角16, 17相连接的线缆形成回路。当编码器故障时, 编码器内部继电器吸合GPI-Common和GPI-N, O断开, 此时与切换开关形成的断路, 切换器收到告警信息自动切换。
3 新编码上星系统特点
3.1 优点
系统中采用的设备都是国际广电行业中知名品牌, 设备连续运行时间长、稳定性高。编码器为主备两套, 主路编码器输入为模拟信号, 备路编码器输入为数字信号, 当主路两台模拟编码器中任意一台无码流输出时, 切换开关会自动切换到备路, 光发模块也是主备两块, 机箱为主备2台双电源机箱, 分别接入两路不同电源, 其中一路电源故障时, 仍然可以保证光发模块的正常供电。
系统配有多画面音频监测告警软件及卫星下行自收监测告警软件, 对主备编码器输出信号和主备光发模块输出信号及卫星自收信号实时监测, 任意节目、任意环节出现错误, 软件都会实时告警, 可直接定位故障环节。
网管系统可以实现对整个编码上星系统中各个设备的实时监控, 系统中任意设备出现故障时都会在网管软件上显示告警信息, 当切换器自动切换到备路时, 网管会自动发出告警声音, 提醒值班员。值班员可在网管界面上查看各设备的基本参数以及状态, 也可通过网管对切换开关进行切换, 网管具有告警日志和操作日志, 方便在出现事故的情况下查找设备的报警信息及操作信息。
3.2 存在的隐患及措施
新疆人民广播电台整个编码上星系统虽然有运行稳定、连续运行时间长等优点, 但是整个系统中还是存在着一些隐患。
(1) 如果主路有一路或者几路信号源出现故障, 编码器仍然是有输出的, 切换器不能自动切换到备路。编码器只有在无码流输出的情况下才会发出GPI告警信息, 切换开关才会做出切换动作。如果是信号源发生故障, 可以采取以下几种措施:一是通过网管对切换器进行切换, 这种方法简单、快捷。二是通过切换开关的前面板进行切换, 这种方法要求值班人员对切换器的前面板操作熟练, 否则处理问题的时间相对较长。三是关闭主路2台编码器中的其中任意一台的电源, 切换器会自动切换到备路, 这种方案要求值班员对整个系统的流程和切换器的切换原理熟练掌握。
(2) 由于电台播出机房送出的ASI流是在331机房与电视台的ASI流复用成一个ASI流, 所以如果331机房的复用器出现故障的话, 电台输出的ASI信号是正常的, 本地信号监测主机显示的各彩条都正常, 但是下行接收信号是不正常的。对于这种故障, 值班员一定要注意观察下行接收信号, 如果发现本地信号监测主机各频率信号彩条正常但是下行接收信号异常的时候, 应该切换到备路, 如果主备路下行接收均有问题的话, 用2根视频跳线把主备光发模块输入的信号断掉约5、6秒钟 (相当于编码器重启) , 让331机房复用器重新对输入的ASI流进行分析、复用。
新疆人民广播电台2012年5月22日早晨维语节目在播出时发现卫星自收无下行信号, 但是本地信号监测主机显示主备编码器输出的两路信号及倒换开关输出的2路信号均正常, 原主备路编码系统均运行正常, 切换到备编码器下行接收无柯语节目并且维语节目左右声道音量差距较大。后用跳线断掉倒换开关输出的主备2路ASI流信号约5、6秒钟后, 系统恢复正常, 9套上星节目下行接收均恢复正常。
经过反复实验后发现331机房复用器运行不稳定, 影响各节目的分析及复用。复用器要对输入的节目信息进行分析并对节目重新分配、调整, 复用器运行不稳定则不能对输入的节目进行准确的分析、识别, 导致复用过程产生错误。后由于用跳线断掉输入信号约5、6秒钟后 (相当于编码器重新启动) , 复用器对输入信号进行分配复用, 整个链路才恢复正常。
值班员在值班时不能只注意观察本地多画面监测主机显示的彩条, 更重要的是观察卫星自收信号是否正常, 卫星自收信号正常说明整个上星、下行环路正常。
4 集中网管系统
整个编码上星各设备都接入集中网管控制系统, 网管程序可对系统中各设备进行监控, 网管主界面显示系统的拓扑图, 各设备之间连接线具有实时的流动属性, 当其中某一台设备出现故障时, 流动停止, 同时设备发出告警信息, 提示值班员。网管系统可对切换开关进行远程切换动作, 值班员可通过网管中切换开关的二级界面对切换开关进行控制, 操作简单、快速, 适合应急操作。同时网管有告警记录和操作记录, 当系统中出现告警或者操作时, 网管会自动把这些信息存入数据库中, 值班员可随时调取查看。
网管计算机界面还通过光传输至局安监中心, 在安监中心机房可对新疆人民广播电台网管计算机界面进行实时监看。网管计算机输出的VGA信号通过VGA-DVI转换器把VGA信号转换成DVI信号, 转换器环出的VGA信号输入本地监视器显示, 转换后的DVI信号输入DVI光端机, 通过光纤传输至局安监中心。整个信号传输是单向传输, 只发送不接收, 而且和播出系统完全独立, 在局安监中心只能对电台网管计算机界面监看, 不能控制, 局安监中心的任何操作都不会影响电台的安全播出。
网管系统具有以下几个特点:
(1) 安全性。网管系统采用业界稳定可靠并已经广泛成功应用于石油化工、冶金、环保等多个领域的安全、实时、自动化控制“组态”软件开发平台, 同时完全采用面向对象开发技术、实现功能完全模块化, 真正实现“集中管理、分散控制”, 确保安全播出。
(2) 易用性。网管系统采用全中文图形化界面, 界面简洁、美观;增强型动画直观显示, 各设备对应相应图标, 监控现场感强;主界面及二级展开界面可按用户识别及使用习惯进行定制, 可嵌入各种格式 (BMP, GIF, JPG, JPEG, CAD等) 的图片, 完全尊重并提高用户的易用及易识别性。
(3) 开放性。网管系统所采用的软件为开放式体系结构, 全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、OLE DB XM L、Active X等标准;系统支持各种接口的设备, 包括SNM、TCP/IP、RS232/RS485/R S422、GPI、PLC等标准接口, 以及各种非标准接口设备, 只要提供其协议, 均可开发出相应设备程序, 整合到系统中, 并且对支持SNMP协议的设备无须二次开发, 缩短开发时间, 支持以MODEM、网络、GPRS、串口、CDMA等方式将数据主动上传及转发;可以和常见的各种关系数据库如SQL SERV ER, OR ACLE等进行数据交互;提供串口对象, 同时I/O驱动程序的体系结构为开放式结构, 其接口部分源代码完全公开, 并可以提供SDK开发包。可根据用户设备增减及系统维护升级等需要, 方便快捷地开发新的驱动程序, 满足用户的需求。
(4) 可扩展性。网管系统把图形逻辑界面与底层数据采集分开, 监控客户端可根据实际需要随时进行增加或扩展, 系统维护、升级变得更加方便快捷, 为用户节约相应费用。软件系统基于“组态”平台开发, 具备方便、灵活的开发环境, 提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式 (BMP, GIF, JPG, J PE G, CA D等) 的图片, 方便画面制作, 大大降低了组态开发的工作量。
摘要：随着新疆广电文化事业的不断发展, 信号源从模拟发展到数字, 节目数量也在不断增加, 新疆人民广播电台原编码上星节目为8套, 其中, 蒙语节目和柯语节目共用一个频率。为了更好地传播广电文化, 现要从信号源上将蒙语节目和柯语节目独立, 单独频率上星传输, 实现蒙、柯分频播出业务。同时新疆人民广播电台作为党和政府的喉舌, 肩负着“让党和国家的声音传入千家万户”的重要使命, 安全播出是各部门的首要任务。
基于谐振积分器的分频检测算法 篇3
并联型有源电力滤波器SAPF(Shunt Active Power Filter)能够动态治理各次谐波,已成为谐波滤除的发展方向[1,2,3,4,5,6,7,8]。
众所周知,SAPF工作的有效性依赖于能够得到真实反映欲补偿分量的参考信号,因此SAPF研究的关键问题之一就是要找到一种算法,可以通过检测电网(或者是非线性负载)电流来准确地提取出欲补偿分量的幅值和相位,从而作为下一步控制算法的参考信号[9,10,11]。目前,用于SAPF获取参考信号的检测算法主要有:基于瞬时无功功率理论的pq法、ip-iq法[1,12,13]、基于同步参考坐标变换的dq法[14,15],以及自适应检测法[16]等。考虑到谐波治理工程的要求和SAPF容量的大小,在工程应用中只需要考虑对有限的几次谐波进行治理即可。
通过对谐振积分器基本原理的研究,本文利用谐振积分器所具有的选频特性(即“容错性”和“排他性”),提出了一种基于谐振积分器的分频检测算法。
1 谐振积分器的基本原理
考虑到任意周期量都可以通过傅里叶变换分解成不同频率的正弦量的叠加,因此先对单一角频率ωm的正弦信号em(t)=Amsin(ωmt+φm)进行分析。对周期量而言,希望谐振积分器能够对该周期量的幅值进行积分,而对其频率和相角不起作用,因此em(t)的期望积分信号为ym(t)=t Amsin(ωmt+φm)。现构造辅助信号xm(t)=Amcos(ωmt+φm),它由em(t)滞后90°后得到,则对上述3个信号进行拉普拉斯变换后,有
由式(1)～(3)可知:
1.1 谐振积分器的选频特性
当信号em(t)的频率有所偏差时,即
则此时的辅助信号和期望积分信号分别为
由式(5)(6)可知:
其中,L(*)表示信号*的拉普拉斯变换。
当频率偏差Δωm足够小时,有
因此式(8)可改写为
由式(7)(10)可知:
这充分说明,只要频率偏差Δωm足够小,式(4)在一定的采样误差或电网频率偏移情况下仍然可以成立。
当频率偏差Δωm较大时,有
此时,由式(8)(12)可知:
所以,式(11)只对频率偏差Δωm较小的信号成立;而对于其他频率偏差较大的信号,式(11)中的Y′m(s)将不再是e′m(t)的期望积分信号y′m(t)的拉普拉斯变换,而是近似为0。
上述研究结果表明,当输入信号中不止有一个谐波分量时,通过式(4)的运算可以得到输入信号中频率为ωm的正弦信号em(t)的期望积分信号ym(t),即式(4)的运算具有频率选择性。
1.2 谐振积分器的传递函数
由式(1)(2)可知:
由式(4)(14)可得:
即:
的分子(即Amsinφmsin(ωmt))远小于ym(t)的分子(因为时间t要与Am相乘),分母(即ωm,根据所设定的特征频率,如250、350 Hz等来决定)却远大于ym(t)的分母(即常数1),所以相对于ym(t)而言,Amsinφmsin(ωmt)/ωm是可以忽略不计的。因此谐振积分器的传递函数为
综上所述,当具有某一频率ωm的周期信号Amsin(ωmt+φm)采用图1所示的谐振积分器后,可以实现保持输入量的频率和形状不变,只对其幅值进行积分的目的。
1.3 谐振积分器选频特性说明
谐振积分器所具有的选频特性主要体现在2个方面,即“容错性”和“排他性”。
a.“容错性”。不管是一定的检测误差还是电网实际频率变化造成的频率偏差,只要频率偏差Δωm足够小,谐振积分器都能从包含多个频率分量的谐波中准确提取出对应的设定频率的谐波分量,如250 Hz的谐振积分器就提取250 Hz的谐波分量,即便是存在一点频率偏移,比如实际信号中是245 Hz或者255 Hz,谐振积分器都能准确地提取。
b.“排他性”。当频率偏差Δωm较大时,比如对150 Hz或者350 Hz的谐波分量,由于不属于设定于250 Hz的谐振积分器的处理范围,则提取值为0,必须由设定于150 Hz或350 Hz的谐振积分器分别去提取,这样就可以实现将各频率谐波分量分离的目的,即各频率谐波分量由相应的各频率谐振积分器分别进行提取。
“容错性”和“排他性”完整地构成了谐振积分控制器的“选频特性”。
事实上,由于各特征谐波分量的频率相差较大,在不考虑间谐波情况下,各谐波分量相差至少50 Hz以上,大多数情况相差100 Hz以上,谐振积分器选频的“排他性”容易保证;同时信号检测偏差(一般检测器件精度都较高)或电网实际频率偏差(国标只允许零点几赫兹偏差)造成的信号频率偏移都是比较小的,谐振积分器选频的“容错性”也可以得到保证,因此谐振积分器在工程上是可行、有效的。
2 基于谐振积分器的分频检测算法
目前,主要有3种控制策略可供SAPF选择[1,2]:检测负载电流iL的控制策略、检测电网电流iS的控制策略以及将上述2种控制策略结合起来的复合型控制策略。为简化分析,本文采用的是检测负载电流iL的控制策略,即通过检测出负载侧谐波电流,据此向电网注入一定量的补偿谐波电流以降低电网中的谐波电流。
2.1 基于谐振积分器的分频检测算法
采用图1中所示的谐振积分器来获取SAPF期望的参考电流信号i*SAPF(t)时,其左侧输入信号为含有各次谐波的iL(t),右侧输出信号为具有角频率ωm的谐波信号,所有谐振积分器输出信号的叠加最终构成i*SAPF(t),即
其中,ω1为基波角频率。
实际应用时,考虑到谐波治理工程的要求和SAPF容量的大小,只需要考虑对有限的几次谐波进行治理,即
其中,H为SAPF所需滤除的谐波次数的集合;KRIm为调谐于m次谐波的谐振积分器的积分常数。
与常规的全频检测算法(即pq法、ip-iq法、dq法和自适应检测法等)相比,基于谐振积分器的分频检测算法无需进行αβ坐标系变换到d q坐标系及其反变换的计算,因此可以省去锁相环及三角函数计算,具有简单、实时、精准的特点。图2给出了基于谐振积分器的分频检测算法。
2.2 积分常数选择
基于谐振积分器的分频检测算法的工作性能与谐振积分器积分常数的大小有关。由式(19)可得不同KRIm时I*SAPF(s)/IL(s)的幅频特性曲线(为简化分析,令KRIm=KRI,m=5,7,11,13),如图3所示。
显然,由图3可知:
a.谐振积分器可以使谐振频率及其附近频段处的幅值都发生显著变化,例如5、7、11、13次谐波及其附近频段处的增益极大,这意味着稳态时i*SAPF(t)可以实现对iL(t)所含5、7、11、13次谐波的精准复现;
b.谐振频率附近的频段宽窄与积分常数KRI的大小有关,即KRI越大,则频段越宽;KRI越小,则频段越窄。
2.3 基于谐振积分器的分频检测算法的改进
考虑到在具体实现基于谐振积分器的分频检测算法时采用的是离散形式,因此本文充分利用了以前的计算信息以减小计算量,从而提高该检测算法的实时性。
由式(19)可得调谐于m次谐波的谐振积分器的表达式为
从而有
由式(21)可得其时域方程为
由式(22)可得其差分方程形式为
整理式(23)后可得:
由式(24)可知,只要保留上2个周期的积分计算值i*SAPFm((k-1)ΔT)、i*SAPFm((k-2)ΔT)和上一个周期的负载电流采样值iL((k-1)ΔT),就可以很方便地获得当前周期的谐振积分计算值i*SAPFm(kΔT)。
3 实验验证
为验证上述理论分析的正确性和基于谐振积分器的分频检测算法的有效性,本文对图4所示系统进行了实验研究。图4中uS、LS、RS分别为电网的电压、电感、电阻,iS为电网电流;uPCC为电网公共连接点电压;iL为负载电流,非线性负载由二极管整流器带阻感负载RL、LL构成;SAPF由输出滤波器和二电平电压源型变流器构成,iSAPF为SAPF发出的补偿电流,R、L为输出滤波器的电阻、电感,C为直流侧电容,UDC为直流侧电压。
式(19)中,H={5,7,11,13,17,19};KRIm=KRI=1.5,m=5,7,11,13,17,19。电流跟踪控制器采用的是滞环控制方法,环宽设为0.4 A。整流模块选用西门康公司的SKD50/08。开关器件选用三菱公司的智能功率模块PM300CLA120。电网参数:线电压380V,工频50 Hz,电阻0.05Ω,电感0.03 m H。二极管整流器直流侧参数:电阻5Ω,电感0.2 m H。SAPF参数:输出滤波器电阻、电感分别为0.03Ω、0.05 m H,IGBT开关频率为10 kHz,直流侧电容、电压分别为1600μF、800 V。实验结果如图5、6所示。
由图5(a)可知,当仅采用5、7次谐振积分器检测负载谐波电流时,SAPF发出补偿谐波电流后,电网电流iS波形得到较为明显的改善;由图6(a)(b)可知,iS中的5、7次谐波分量要远小于iL中的,但其他特征谐波分量没有较大区别,这充分说明谐振积分器具有良好的选频特性。
由图5(b)可知,当采用5、7、11、13次谐振积分器检测谐波时,通过SAPF的治理后,电网电流iS波形得到进一步改善;由图6(a)(c)可知,iS中的5、7、11、13次谐波分量均大幅度减少,但17、19次谐波分量改变不大。
由图5(c)可知,当采用5、7、11、13、17、19次谐振积分器用于获取SAPF的参考信号时,经过SAPF的补偿后,电网电流iS波形已经基本变成工频正弦波,电网PCC电压的畸变程度也得以缓解;由图6(a)(d)可知,iS中的主要特征谐波分量都被有效抑制。
4 结论