2 分 析
逆變器電路在工作時會產(chǎn)生許多高頻電流諧波，這些高頻諧波會產(chǎn)生高頻電磁場，這些空間分布的高頻電磁場會在采樣電路中產(chǎn)生很多干擾，會在信號傳輸線路當中產(chǎn)生很多電壓干擾信號。由于導線分布參數(shù)的復雜和非線性特征。這些干擾的電壓信號往往體現(xiàn)為噪音信號，噪聲是不能夠被信號濾波器完整濾除的，通過低通濾波之后，其截止頻率以下的噪音信號任然保留，而這些噪音信號將參與整個系統(tǒng)的運算，最終影響發(fā)出，使得有源電力濾波器的實際的效果大打折扣。電流采樣回路框圖如圖2所示。

各部作用如下：
(1)傳感器。采集電力設備中的各個信號，使之轉(zhuǎn)化為計算機系統(tǒng)所能識別的信號。傳感器一般要求精度較高，線性度較好，溫漂盡可能小。對于電力系統(tǒng)中的傳感器通常對于不同被測目標做如下選型：通常使用變壓器(PT)做交流電壓信號輸入；使用電流互感器或者霍爾傳感器做電流輸入。
(2)傳輸線路。將傳感器(互感器)輸出的電信號傳遞給低通濾波電路．一般為導線即可。
(3)低通濾波器。電力系統(tǒng)中的電壓電流信號一般不能直接送到A／D轉(zhuǎn)換器的輸入端，同時PWM調(diào)制使得逆變器輸出中存在調(diào)制頻率附近的電流信號。這些信號也會被傳感器(互感器)送回采樣調(diào)理回路，而這些高頻諧波是應該盡量避免的，因此調(diào)理回路當中加入低通濾波器將這些高次諧波濾除并對信號做適當縮放。

3 設 計
為了使信號能夠盡可能地少受到噪音的干擾．需要對以上分析的三個環(huán)節(jié)做充分的設計。電流互感器和霍爾型電流傳感器的選擇，電流互感器遵循電磁感應定律只能傳遞交變信號。而霍爾傳感器利用霍爾效應可以傳遞各類電流信號，由于有源電力濾波器有濾除電流不平衡度的需求，因此需要采集直流分量信號，所以選擇霍爾傳感器?；魻杺鞲衅靼摧敵龇绞椒譃殡妷汉碗娏餍?。電壓型輸出有利于后級運放電路處理，但由于前文所述的噪聲信號在導線中體現(xiàn)為電壓噪聲信號，因此，電壓輸出型傳感器的抗干擾能力很弱。經(jīng)過試驗比較，選擇了電流輸出型的閉環(huán)電流傳感器。
傳輸線路使用屏蔽線或者雙絞線，盡可能使干擾減?。绻褂闷帘尉€，屏蔽層要接地(或設備箱體)；如果是雙絞線纏繞要均勻，多股線先雙絞在相互纏繞，盡可能在結(jié)構(gòu)上使得感應電動勢相互抵消。另外，走線盡可能的短，盡量遠離電感，走線短是為了減少導線分布電感．遠離電感是因為電感是電磁場發(fā)生的主要來源，遠離電感使得電磁場盡可能小，從而使得在傳輸線路當中的噪聲電動勢減小。
采樣調(diào)理回路的選擇是另一個重點。電流信號中存在著大量PWM調(diào)制產(chǎn)生的高次諧波，這些諧波會影響運算，因此這些波形需要被濾除。通用的方法是添加低通濾波器去除諧波。可以選擇相應的濾波器的結(jié)構(gòu)，使得幅頻特性符合濾波需求。但是對于有源電力濾波器，需要生成的電流不是單一次數(shù)的諧波，而是含有不同次數(shù)諧波的復合波形。為了真實地復現(xiàn)所需要的波形，必須真實的獲得采樣信號，但是由于低通濾波器的存在，信號的群延時往往不同，這就使得信號在通過低通濾波器前后不同頻率的諧波的延時不同．信號發(fā)生了畸變．最終的輸出必然會有誤差，這個延時可由相頻特性反映。但是對于通常的低通濾波電路，考慮的都是濾波器的相頻特性，很少提及幅頻特性，更不用說群延時。但是在實際的有源電力濾波器中，相頻特性同樣很重要。相頻特性反映到時域中直接體現(xiàn)出濾波器對不同頻率信號的延時影響；另外從群延時角度分析相頻特性，還需要延時盡可能的低。但是對于低通濾波器而言，幅頻特性好意味著截止頻率低或者濾波階數(shù)高，但同時延時必然會加大，因此，如何權(quán)衡這二者關(guān)系是設計的一個問題。延時不單是由電容的增加產(chǎn)生的，還與電路中的分布電容有關(guān)。濾波電容的固定之后，需要進一步減小或消除分布電容對電路的影響；分布電容是由元器件的排列引起的。因此合理排列元器件可以盡可能消除分布電容，但是，這是件很難做到的事，故選擇一個集成的濾波器對此是最好的選擇。本樣機選擇MAXIM公司集成濾波器MAX275構(gòu)造濾波電路。
MAX275是美國MAXIM公司生產(chǎn)的通用型有源濾波器。它內(nèi)含兩個獨立的二階有源濾波電路，可分別同時進行低通和帶通濾波，也可通過級聯(lián)實現(xiàn)四階有源濾波，中心頻率／截止頻率可達300 kHz。MAX275無需時鐘電路，因此與開關(guān)電容濾波器相比，其噪聲更低，動態(tài)特性更好，能廣泛應用于各種精密測試設備、通信設備、醫(yī)療儀器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
該集成濾波器內(nèi)部含有電容和電阻，中心頻率、品質(zhì)因素和放大倍數(shù)的改變只需改變外圍的R1～R4四個電阻就能完成，并且有著很好的相頻特性。MAX275集成濾波器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部連接如圖3所示，其中虛線框內(nèi)為MAX內(nèi)部部件，外部為需選擇部件。同時MAXIM公司針對MAX275提供了專用設計軟件。用戶只需輸入要求，即可獲得相應的電阻阻值選擇。