在APF技术的应用过程中,需要对APF输出的补偿电流信号进行测量,试验中通过使用经过LEM公司电流传感器来获得,之后再转换到DSP的AD转换口的输入范围之内才能进行AD转换[4]。
LEM 公司的电流传感器LA 58-P的额定电流为50安培,外观如图4所示,原边和副边之间是绝缘的,可测量直流、交流和脉冲电流等,广泛应用于交流变频调速,伺服电机,直流电机牵引的静电转换,电池电源,不间断电源,开关电源,电焊机电源等场合。它基于霍尔原理,采用符合UL 94-V0标准的绝缘外壳,性能优秀。同其他同种类型传感器相比,它具有出色的测量精度,良好的线性度,低温漂等特点,此外,它还有反应时间短,频带宽,无插入损失,抗干扰能力强,电流过载能力强等诸多优点 [5]。 
图4 LEM公司LA 58-P电流传感器
APF试验中用到的电流检测与偏置电路如图5所示,电流传感器为LEM公司的LA58-P,额定电流为50A,电流变比为1000:1,当外接  的采样电阻R时,电流与采样电压的比例为10A:1V。通过图5的检测与偏置电路,将检测信号抬高3.3V/2=1.65V,输出电压  ,因为  ,所以可以检测的最大电流为13.5A。将此采样信号送入DSP的A/D口,就可以进行A/D转换,然后进行运算。 
图5 电流检测与偏置电路
试验中对一非线性负载进行AFP补偿,APF输出的补偿电流通过五电平多路PWM调制逆变产生,试验波形如下图6所示。 
c) 补偿前电压电流波形(t/10ms/div) d)补偿后电压、电流波形(t/10ms/div)
图6系统静态响应实验波形
图6中,(a)为负载电流波形,(b)为补偿后网侧电流波形,(c)为补偿前电压电流波形,(d)为补偿后电压、电流波形。由图6可知,负载电流在补偿前谐波含量很高,无功功率明显,而补偿后的电流波形很好,非常接近正弦,且基本与电压同相位。因此,APF的补偿作用非常明显:它改善了波形的状况,大大削弱了电流中的谐波含量,改善了电网电流质量,较好地完成了谐波和无功补偿功能。而其中,APF补偿电流的测得正是依靠了LEM公司LA 58-P电流传感器,该传感器高精度,高实时性的测量结果给DSP系统提供了正确的动作依据,从而取得了良好的电流补偿效果。 四、小结
传感器技术应用遍布科研活动和生产生活的各个方面,人类社会的发展离不开传感器技术的进步,传感器技术水平的高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。本文将LEM公司的LA 58-P电流传感器应用在APF场合,试验结果证明该传感器测量准确、可靠性高、工作稳定。LA 58-P电流传感器准确的测量能力是整个APF系统正确工作的前提,LEM公司的众多传感器产品以质量可靠,准确度高,性价比高而广受好评,必将在广大科技工作者的科研活动以及工业生产中发挥巨大的作用。
参考文献:
[1] 樊尚春.传感器技术及应用.北京航空航天大学出版社,2004.
[2] Soto, D.; Pena, R.; Reyes, L.; Vasquez, M .A novel cascaded multilevel converter with a single nonisolated DC link.Power Electronics Specialist, 2003. PESC '03. IEEE 34th Annual Conference on, Volume:4 , June 2003 , pp:1627 – 1632
[3] Zhiguo Pan; Peng, F.Z.; Stefanovic, V.; Leuthen, M. A.diode-clamped multilevel converter with reduced number of clamping diodes.Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2004. APEC '04. Nineteenth Annual IEEE, Volume:2 , 2004. pp:820 - 824
[4] 李建林.载波相移级联H桥型多电平变流器及其在有源电力滤波器中的应用研究.浙江大学博士学位论文,2005
[6] 王兆安,杨君等.谐波抑制和无功功率补偿.机械工业出版社,2002,2.
[7] 张崇巍,张兴.PWM整流器及其控制.北京:机械工业出版社,2003,10.
作者简介:
李建林(1976—)男,博士,中国科学院电工研究所“青年科学家”,助理研究员,研究方向为有源电力滤波器、变速恒频风力发电技术,直接驱动型风力发电系统等。
高志刚(1983—)男,中科院电工所硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动、风力发电技术。
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