有源電力濾波器中鎖相倍頻電路的實(shí)現

1鎖相倍頻電路的原理

　　鎖相倍頻電路能否實(shí)時(shí)穩定的輸出12.8kHz的方波，是整個(gè)檢測模塊在開(kāi)機后能否在最短時(shí)間內開(kāi)始工作的關(guān)鍵。圖1所示為鎖相倍頻電路的原理框圖。

圖1鎖相倍頻電路的原理框圖

　　由圖1可以看出，鎖相倍頻電路是一個(gè)閉環(huán)頻率反饋系統，它主要由鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器和累加計數器構成。

　　鑒相器是使輸出電壓與兩個(gè)輸入信號之間的相位差有確定關(guān)系的電路，它是鎖相環(huán)PLL（PhaseLockedLoop）的基本部件之一，鑒相器可以分為模擬鑒相器和數字鑒相器兩種。

　　鑒相器的輸出信號包含很多的諧波分量，當鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)時(shí)，這些分量的第一項為“直流”分量，其它頻率的分量為不需要的信號，而且在鎖相倍頻電路的信號傳遞中，也會(huì )有高頻噪聲對信號產(chǎn)生干擾，這些較高頻率的分量也是不需要的信號，所以要用低通濾波器將其濾除。在此設計中，采用一階低通濾波器。

　　壓控振蕩器是輸出頻率與輸入電壓有對應關(guān)系的振蕩電路VCO（Voltage-controlledOscillator），在自動(dòng)頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中的一個(gè)受控部件。

　　在A(yíng)PF的檢測系統中，鎖相倍頻電路的輸出作為啟動(dòng)AD采樣的信號，分頻器將VCO產(chǎn)生的輸出信號頻率除以N，這個(gè)因子多數情況下可變或可編程控制，分頻器通常由觸發(fā)器（如RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器或是T觸發(fā)器）級聯(lián)而成，一個(gè)JK觸發(fā)器可以將加到它的時(shí)鐘輸入端信號2分頻，兩個(gè)就是4分頻等。

　　在此電路中，使用了二進(jìn)制加法計數器CD4040，即其累加數均為2的倍數，如要得到256倍，即把輸出信號從其Q8腳輸出。

2鎖相倍頻電路的設計

　　2.1過(guò)零檢測電路

　　過(guò)零檢測電路原理圖如圖2所示。電路中采用宇波CHV-25P霍爾電壓傳感器，此霍爾電壓傳感器的額定電流為10mA，原邊與副邊匝數比為2500：1000，所以在將A相電網(wǎng)電壓接入霍爾電壓傳感器前，需要通過(guò)一個(gè)限流電阻進(jìn)行限流，以免電流過(guò)大將霍爾電壓傳感器燒壞，它的M端為副邊電流輸出端，需要加一支采樣電阻，將電阻上的壓降引入一個(gè)由運算放大器CA3140及四個(gè)電阻組成的滯回比較器，然后在其輸出端通過(guò)一個(gè)由兩個(gè)二極管組成的鉗位電路之后，將高低電平鎖定為5V和0V，然后再進(jìn)入一個(gè)與非門(mén)CD4093，對輸出信號進(jìn)行整形，將信號變成高電平為5V，低電平為0V的標準的方波，然后此方波會(huì )作為鎖相倍頻電路的輸入信號。

圖2過(guò)零檢測電路原理圖