諧波電流源

1.電路拓?fù)?

可編程諧波電流源的主電路采用常用的三相電壓型PWM整流器結(jié)構(gòu)，并聯(lián)連接在三相電網(wǎng)上，可編程諧波電流源運行時，需在穩(wěn)定直流側(cè)電壓的同時，實現(xiàn)其交流側(cè)在受控功率因數(shù)或者指定電流輸出的控制。通過控制PWM整流器的三相交流輸出電壓，使輸出電壓和電網(wǎng)電壓在輸出電感兩端產(chǎn)生電壓差，控制該電壓差達(dá)到控制可編程諧波電流源輸出電流的目的。

2.工作原理

在裝置運行時，將穩(wěn)定直流母線電壓所需的有功電流信號與可編程諧波電流源所需輸出的電流信號相加作為裝置的給定電流信號，裝置實際輸出的電流信號作為反饋電流信號，給定電流與反饋電流作差，其差值輸入PI調(diào)節(jié)器，PI結(jié)果經(jīng)三角波比較電路生成PWM 驅(qū)動脈沖，驅(qū)動變流器的IGBT工作，達(dá)到使反饋電流跟蹤給定電流的目的。

可編程諧波電流源可輸出相位、幅值均可調(diào)的5，7，11，13 等次諧波電流以及幅值可調(diào)的無功基波電流，可單獨輸出某一次電流，亦可是諧波與諧波、諧波與無功的任意組合 。

旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電流分次控制的可編程諧波電流源具有如下優(yōu)點：

①調(diào)試PI參數(shù)是調(diào)試過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，由于給定量和反饋量都是變換為直流量之后進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，大大方便了PI參數(shù)的設(shè)計；

②將控制量轉(zhuǎn)化為直流量進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的無靜差控制，大大提高了輸出電流的跟蹤精度。

采用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電流分次控制的可編程諧波電流源已在實驗室和設(shè)備產(chǎn)品中實現(xiàn)，其工作性能非常好，可用于電能質(zhì)量改善裝置的測試平臺、電感性能測試平臺等多種場所 。2100433B

隨著電能質(zhì)量問題逐漸引起人們的關(guān)注，各種電能質(zhì)量治理裝置被廣泛應(yīng)用。為對電能質(zhì)量問題中的諧波電流問題進(jìn)行研究和治理，必然會涉及到檢驗一個電能質(zhì)量分析理論的正確性、檢測一臺電能質(zhì)量治理裝置的補償效果、衡量一套電能質(zhì)量治理裝置的有效性和對電能質(zhì)量的敏感程度等問題。如何產(chǎn)生諧波電流以供理論研究和裝置檢驗，成為治理諧波電流過程中急需解決的問題。

可編程諧波電流源是針對諧波和無功電流問題而設(shè)計的檢驗平臺，應(yīng)用十分廣泛。其產(chǎn)品已投入實際運行，具有良好的穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)特性，其所用的電流跟蹤控制方法為靜止坐標(biāo)系下的電流跟蹤。為進(jìn)一步提高輸出電流的跟蹤精度，設(shè)計的可編程諧波電流源所采用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流分次控制是無靜差控制，能進(jìn)一步提高輸出電流的穩(wěn)態(tài)精度 。

在對三相PWM整流器的控制方法中，比較常見的輸出電流跟蹤方法為三相靜止坐標(biāo)系下電流控制和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下電流控制，而前者是最常用的控制方法。

1.三相靜止坐標(biāo)系下電流跟蹤控制

三相靜止坐標(biāo)系下電流跟蹤控制：其電流內(nèi)環(huán)的電流給定和反饋均為a，b，c 靜止坐標(biāo)系下的交變信號，分別將a，b，c三相電流的給定值與反饋值作差，差值分別輸入PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。

采用該電流跟蹤方法，其輸入、輸出信號中包含了電流的全頻帶信息，故采用靜止坐標(biāo)系下的電流控制只需作一次a，b，c三相下的PI控制即可控制全頻帶的電流，運算量小。采用靜止坐標(biāo)系下電流控制時，PI調(diào)節(jié)器的輸入為交變信號，I參數(shù)的存在使系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，PI參數(shù)設(shè)計較復(fù)雜，一般只使用P調(diào)節(jié)器控制信號，系統(tǒng)為有靜差系統(tǒng)。

2.旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電流跟蹤控制

旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電流跟蹤控制：旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸出電流控制方法基于瞬時無功功率理論，該方法的3s/2r，2r/3s變換只針對固定的頻率，可以實現(xiàn)諧波的分次解耦控制。要達(dá)到較好的控制效果，就必須控制盡可能多頻率的諧波，所以需在不同頻率下重復(fù)的電流跟蹤控制。該方法要進(jìn)行多次坐標(biāo)變換，運算量較大，但PI參數(shù)設(shè)計較簡單，且PI調(diào)節(jié)器的輸入信號是直流量，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時能實現(xiàn)無靜差控制。

與三相靜止坐標(biāo)系下電流跟蹤方法相比，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電流跟蹤控制具有更高的精度，為實現(xiàn)更高品質(zhì)的可編程諧波電流源，設(shè)計了基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的電流分次控制的可編程諧波電流源 。

電流源可調(diào)電流源

直流電流源（主要參數(shù)有輸出 電流，額定輸出工率，等等），輸出電流可調(diào)的稱為可調(diào)電流源。

電流源脈沖電流源

脈沖 電流鏡電路采用高速場效應(yīng)管實現(xiàn)對恒流源電流的復(fù)制和倍乘，降低脈沖電流源輸出負(fù)載對前級深度負(fù)反饋部分的影響，提高電路的穩(wěn)定性，并利用模擬多路復(fù)用器對電流鏡柵極的控制，將脈沖信號傳遞到脈沖電流中，從而輸出脈沖電流。

仿真實驗表明，提出的 脈沖電流源運行穩(wěn)定可靠，輸出的脈沖電流的幅值、重復(fù)頻率和脈沖寬度均可數(shù)控調(diào)節(jié)，電流幅值穩(wěn)定，脈沖前沿陡峭，可滿足不同的激光器驅(qū)動和測試需求。

電流源高精度電流源

提出了一種高精度的電流源電路，通過V/I變換，將由帶隙基準(zhǔn)電 壓電路產(chǎn)生的與溫度和電源電壓無關(guān)的帶隙基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換成與溫度和電壓無關(guān)的高精度基準(zhǔn)電流，并通過高精度電流鏡結(jié)構(gòu)產(chǎn)生所需的鏡像電流,有效地抑制了由于 溫度、電源電壓、負(fù)載阻抗的變化及干擾對電流源的影響。

電流源，即理想電流源，是從實際電源抽象出來的一種模型，其端鈕總能向外部提供一定的電流而不論其兩端的電壓為多少，電流源具有兩個基本的性質(zhì)：第一，它提供的電流是定值I或是一定的時間函數(shù)I(t)與兩端的電壓無關(guān)。第二，電流源自身電流是確定的，而它兩端的電壓是任意的。

由于電流源的電流是固定的，所以電流源不能斷路，電流源與電阻串聯(lián)時其對外電路的效果與單個電流源的效果相同。此外，電流源與電壓源是可以等效轉(zhuǎn)換的，一個電流源與電阻并聯(lián)可以等效成一個電壓源與電阻串聯(lián)。

音頻信號源通過功率放大器時，由于非線性元件所引起的輸出信號比輸入信號多出的額外諧波成分。諧波失真是由于系統(tǒng)不是完全線性造成的，用新增加總諧波成份的均方根與原來信號有效值的百分比來表示。例如，一個放大器在輸出10V的1000Hz時又加上 Lv的2000Hz，這時就有10%的二次諧波失真。所有附加諧波電平之和稱為總諧波失真。一般說來，1000Hz頻率處的總諧波失真最小，因此不少產(chǎn)品均以該頻率的失真作為它的指標(biāo)。但總諧波失真與頻率有關(guān)，因此美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會于1974年規(guī)定，總諧波失真必須在20～20000Hz的全音頻范圍內(nèi)測出，而且放大器的最大功率必須在負(fù)載為8歐揚聲器、總諧波失真小于1%條件下測定。國際電工委員會規(guī)定的總諧波失真的最低要求為：前級放大器為0.5%，合并放大器小于等于0.7%，但實際上都可做到0.1%以下：FM立體聲調(diào)諧器小于等于1.5%，實際上可做到0.5%以下；激光唱機(jī)更可做到0.01%以下 。