CN208272634U - 一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置，包括罗氏线圈和积分器，所述罗氏线圈同轴活动套设于通电导线外部，所述罗氏线圈内部固定连接有信号输出装置，所述信号输出装置通过导线与积分器一侧的信号输入端口固定连接，所述积分器另一侧固定设置有直流供电端口和信号输出端口，所述直流供电端口通过导线与外界直流电源固定连接，所述信号输出端口通过导线输出滤波信号，所述积分器内部分为直流供电模块和信号处理模块，所述信号处理模块内部由积分电路、低通滤波电路、AD采样控制电路和滤波装置主电路连接构成。可以适应任何环境，不受信号源的位置、形状影响；提高了信号采样的精度；采样控制电路简单，指令响应速度优化。

Description

一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置

技术领域

本实用新型涉及信号处理技术领域，具体涉及一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置。

背景技术

现有电流信号取样的方式较多，电流检测被用来执行两个基本的电路功能。其一，是测量“多大”电流在电路中流动；最基本的要求就是测量精度和线性度(即失真水平)，目前电力电子设备自身控制和配电网精细化管理，都对这两个指标要求越来越高。其二，是当电流“过大”或出现故障时，做出判断和保护；如电流超过了安全限值，满足软件或硬件保护条件，最常见的就是短路、电机堵转等情况。有源滤波装置的电流信号取样方式，直接决定了装置的性能指标，因此有必要选择一种能承受故障过程中极端条件的鲁棒性设计的技术，且测量精度和线性度更高的电流信号取样方式。有源滤波装置的信号取样和控制一直是工程应用的难题，客观上也造成有源滤波装置无法大面积推广应用。现阶段的有源滤波装置均采用一种开口式电流互感器 (或传统的封闭式电流互感器)进行信号取样，再经过有源滤波装置内部的霍尔电路进行信号二次变换，之后搭建采样控制电路进行信号提取放大和指令运算；这种信号采样和提取控制方式，存在诸多弊端和难以解决的问题，如：开口式电流互感器(或传统的封闭式电流互感器)为铁芯浇注式，开孔尺寸受模具限制，无法适应多样的铜排尺寸和间隙；电流互感器的铁磁特性，易发生磁饱和现象，取样电流范围受限；取样精度有限，且经过多次变换，信号失真，对有源控制产生较大的影响；频带范围狭窄，相位偏移，需要对对各次谐波进行非线性补偿控制；不可带电操作，并存在开路的高电压风险；导致有源滤波器的使用受限。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置，包括罗氏线圈和积分器，所述罗氏线圈同轴活动套设于通电导线外部，所述罗氏线圈内部固定连接有信号输出装置，所述信号输出装置通过导线与积分器一侧的信号输入端口固定连接，所述积分器另一侧固定设置有直流供电端口和信号输出端口，所述直流供电端口通过导线与外界直流电源固定连接，所述信号输出端口通过导线输出滤波信号，所述积分器内部分为直流供电模块和信号处理模块，所述信号处理模块内部由积分电路、低通滤波电路、AD采样控制电路和滤波装置主电路连接构成。

优选地，所述信号输出装置内部设置有信号取样差分输出电路。

优选地，所述罗氏线圈采取柔性取样和控制技术。

优选地，所述滤波装置主电路内部固定连接三相非线性不平衡负载。

优选地，所述滤波装置主电路电流输入采取指令电流计算模块，所述指令电流计算模块通过导线与动态滞环电流跟踪控制模块固定连接。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型通过罗氏线圈采取柔性取样和控制技术，载流导体处在线圈中的极端位置时的最大误差小于0.5％，因此应用时几乎不用考虑安装位置；本实用新型通过罗氏线圈连接特殊设计的积分器，该积分器暂态响应速度快，能很好的表征各种电流突变，真实地反应各种暂态过程。

2、本实用新型同时由积分电路和低通滤波电路进行取样信号无损处理，输入到AD采样控制电路，经过处理后用于滤波装置主电路的指令运算和PWM 调制，从而输出和负载谐波电流大小相等、方向相反的抵消电流，完美消除谐波电流；本实用新型可以适应任何工况和环境，不受信号源的位置、形状等影响；且大大提高了信号采样的精度，真实再现信号原貌；采样控制电路简单，减少信号变换环节，指令响应速度优化。

附图说明

图1是本实用新型一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置整体结构示意图；图2是本实用新型一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置电路图。

图中：1-通电导线；2-罗氏线圈；3-信号输出装置；4-导线；5-积分器； 6-信号输入端口；7-直流供电端口；8-信号输出端口；9-直流供电模块；10- 信号处理模块；11-直流电源；12-差分输出电路；13-积分电路；14-低通滤波电路；15-AD采样控制电路；16-滤波装置主电路；17-三相非线性不平衡负载； 18-指令电流计算模块；19-动态滞环电流跟踪控制模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明，以助于理解本实用新型的内容。

如图1和2所示，本实用新型提供一种技术方案：一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置，包括罗氏线圈2和积分器5，所述罗氏线圈2同轴活动套设于通电导线1外部，所述罗氏线圈2内部固定连接有信号输出装置 3，输出差分信号，所述信号输出装置3通过导线4与积分器5一侧的信号输入端口6固定连接，所述积分器5另一侧固定设置有直流供电端口7和信号输出端口8，所述直流供电端口7通过导线4与外界直流电源11固定连接，为积分器5供电，所述信号输出端口8通过导线4输出滤波信号，所述积分器5内部分为直流供电模块9和信号处理模块10，所述信号处理模块10内部由积分电路13、低通滤波电路14、AD采样控制电路15和滤波装置主电路 16连接构成，对信号进行处理。

所述信号输出装置3内部设置有信号取样差分输出电路12，进行信号的差分输出；所述罗氏线圈2采取柔性取样和控制技术，应用时几乎不用考虑安装位置；所述滤波装置主电路16内部固定连接三相非线性不平衡负载17；所述滤波装置主电路16电流输入采取指令电流计算模块18，所述指令电流计算模块18通过与动态滞环电流跟踪控制模块19固定连接，用于对电流进行控制。

其工作原理为：该实用新型通过罗氏线圈2内信号输出装置3的信号取样差分输出电路12，取样并输出差分信号，到达积分器5后，直流供电模块 9供电，信号处理模块10工作，差分信号经由积分电路13和低通滤波电路 14进行取样信号无损处理，输入到AD采样控制电路15，经过处理后用于滤波装置主电路16的指令运算和PWM调制，从而输出和负载谐波电流大小相等、方向相反的抵消电流，完美消除谐波电流；本实用新型可以适应任何工况和环境，不受信号源的位置、形状等影响；且大大提高了信号采样的精度，真实再现信号原貌；采样控制电路简单，减少信号变换环节，指令响应速度优化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置，包括罗氏线圈(2)和积分器(5)，其特征在于：所述罗氏线圈(2)同轴活动套设于通电导线(1)外部，所述罗氏线圈(2)内部固定连接有信号输出装置(3)，所述信号输出装置(3)通过导线(4)与积分器(5)一侧的信号输入端口(6)固定连接，所述积分器(5)另一侧固定设置有直流供电端口(7)和信号输出端口(8)，所述直流供电端口(7)通过导线(4)与外界直流电源(11)固定连接，所述信号输出端口(8)通过导线(4)输出滤波信号，所述积分器(5)内部分为直流供电模块(9)和信号处理模块(10)，所述信号处理模块(10)内部由积分电路(13)、低通滤波电路(14)、AD采样控制电路(15)和滤波装置主电路(16)连接构成。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置，其特征在于：所述信号输出装置(3)内部设置有信号取样差分输出电路(12)。

3.根据权利要求1所述的一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置，其特征在于：所述滤波装置主电路(16)内部固定连接三相非线性不平衡负载(17)。

4.根据权利要求3所述的一种基于柔性取样信号无损的有源滤波装置，其特征在于：所述滤波装置主电路(16)电流输入采取指令电流计算模块(18)，所述指令电流计算模块(18)通过与动态滞环电流跟踪控制模块(19)固定连接。