基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路，用于减少电网电流的谐波，包括：一整流桥，用于将交流电整流成直流电V1；一电压波形采样隔离电路，用于根据直流电V1的波形与幅值生成一平均电压为零伏的波形采样电压V4；该波形采样电压V4被叠加至该输出电流，以提高该焊接设备的功率因素，降低该焊接设备的无功功率。
【专利说明】基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于减少电焊机设备的谐波补偿电路，尤其涉及一种基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路。
【背景技术】
[0002]随着电力电子装置的广泛应用，电力系统的谐波污染日益严重。谐波主要带来的危害集中于:电气设备增加损耗和过载，降低功率因数，电容器过载、膨胀和损坏，干扰变大，仪表测量附加谐波误差等。
[0003]传统的滤波方法是采用基于谐振原理的无源滤波器，但这样只能滤除设定次数的谐波，且易与电网产生串、并联谐振。基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路能动态治理各次谐波，因而成为了谐波滤除的发展方向。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路，用于减少电网电流的谐波。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明公开一种基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路，用于减少电网电流的谐波，包括:一整流桥，用于将交流电整流成直流电Vl ; —电压波形采样隔离电路，用于根据直流电Vl的波形与幅值生成一平均电压为零伏的波形采样电压V4 ;该波形采样电压V4被叠加至该输出电流，以提高该焊接设备功率因素，降低该焊接设备的无功功率。
[0006]更进一步地，该电压波形采样隔离电路包括一第一运算放大器、光耦、第二运算放大器及第三运算放大器，该直流电Vi经分压后依次经过该第一运算放大器、光耦及第二运算放大器转变为一电压信号V2，该电压信号V2与该直流电Vl的波形一致；该电压信号V2经过一微分电路被转变为一电压信号V3,该电压信号V3的波形与幅值与该V2 —致,该电压信号V3的平均电压为零伏；该电压信号V3经过该第三运算放大器后被转换为电压信号V4。
[0007]更进一步地，该直流电Vl被电阻R5、R6分压后串联一电阻R8，该电阻R8的输出端与该第一运算放大器的输入端连接，该电阻R8的输出端并联一电阻R9和电容Cl后经过一电阻RlO后与该第一运算放大器的另一输入端连接。
[0008]更进一步地，该第一运算放大器的输入端与该光耦的输入端连接，该第一运算放大器的输出端与该光耦的另一输入端连接。
[0009]更进一步地，该光耦的输出端连接该第二运算放大器，该第二运算放大器为一电压跟随电路。
[0010]更进一步地，该第三运算放大器的输出端并联一电容C4和电阻R17。
[0011]与现有技术相比较，本发明所提供的基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路设计简洁明了，成本节省，电路占用实际空间小，可根据工频电网实时跟踪补偿，反应快，提高了功率因数，对各次谐波均能动态治理。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
[0013]图1是本发明所涉及的谐波补偿电路的结构示意图；
图2是本发明所涉及的谐波补偿电路的详细电路示意图；
图3是现有技术中未加入谐波补偿电路的输入输出电流波形图；
图4是本发明所涉及的谐波补偿电路的输入/输出电流波形图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图详细说明本发明的一种具体实施例的基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施
本发明的目的在于提供一种基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路。其原理在于，通过跟随采样工频输入电的实时波形，叠加进给定波形，输出电流自适应跟随输入电压波形，使输出功率根据输入电自适应调节，从而提高焊接设备的功率因数，降低焊接设备的无功功率，达到治理系统谐波的效果。
[0015]图2是本发明所涉及的谐波补偿电路的详细电路示意图。如图2所示，工频电经过整流器Df D6整流成直流电VI。直流电Vl通过分压电路R5、R6分压，再经过运算放大器0P1。运算放大器OPl将采样的波形输入给隔离光耦，即强电信号Vl被转化为弱电信号V2, Vl与V2在波形上是一致的。V2经过C3和R16的微分电路转变为弱电信号V3，V3的平均值为0V，其波形与幅值与V2 —致。经过运算放大器0P3得到弱电信号V4，V4的平均值同样也是为0V。最后将得到的弱电信号V4叠加到系统输出电流给定波形，改变输出电流，让系统的输出功率根据输入电自适应跟随，从而达到提高系统的功率因数，降低系统的无功功率，治理谐波的效果。因为V4的平均值为0V，所以输出的电流与加V4前保持不变。
[0016]该电压波形采样隔离电路包括一第一运算放大器0P1、光耦、第二运算放大器0P2及第三运算放大器0P3。直流电Vl经分压后依次经过该第一运算放大器0P1、光耦及第二运算放大器转0P2变为一电压信号V2,该电压信号V2与该直流电Vl的波形一致；该电压信号V2经过一微分电路被转变为一电压信号V3,该电压信号V3的波形与幅值与该V2 —致，该电压信号V3的平均电压为零伏；该电压信号V3经过该第三运算放大器0P3后被转换为电压信号V4。
[0017]直流电Vl被电阻R5、R6分压后串联一电阻R8，该电阻R8的输出端与该第一运算放大器OPl的输入端连接，该电阻R8的输出端并联一电阻R9和电容Cl后经过一电阻RlO后与该第一运算放大器OPl的另一输入端连接。第一运算放大器OPl的输入端与该光I禹的输入端连接，第一运算放大器OPl的输出端与该光耦的另一输入端连接。
[0018]光耦的输出端连接第二运算放大器0P2，第二运算放大器0P2为一电压跟随电路。第三运算放大器0P3的输出端并联一电容C4和电阻R17。
[0019]图3是现有技术中未加入谐波补偿电路的输入输出电流波形图，图4是本发明所涉及的谐波补偿电路的输入/输出电流波形图。如图3、4所示，很明显可以看出，输出电流在加入补偿电路之后，根据输入波形实时变化，同时并保持输出电流平均值不变。同时输入电流也进行了自补偿，减小谐波，增加功率因数。
[0020]与现有技术相比较，本发明所提供的基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路设计简洁明了，成本节省，电路占用实际空间小，可根据工频电网实时跟踪补偿，反应快，提高了功率因数，对各次谐波均能动态治理。
[0021]本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
【权利要求】
1.一种基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路，用于减少电网输入电流的谐波，其特征在于，包括:一整流桥，用于将交流电整流成直流电Vl ;—电压波形采样隔离电路，用于根据直流电Vl的波形与幅值生成一平均电压为零伏的波形采样电压V4 ;所述波形采样电压V4被叠加至所述输出电流，以提高所述焊接设备的功率因素，降低所述焊接设备的无功功率。
2.如权利要求1所述的基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路，其特征在于，所述电压波形采样隔离电路包括一第一运算放大器、光耦、第二运算放大器及第三运算放大器，所述直流电Vl经分压后依次经过所述第一运算放大器、光耦及第二运算放大器转变为一电压信号V2，所述电压信号V2与所述直流电Vl的波形一致；所述电压信号V2经过一微分电路被转变为一电压信号V3，所述电压信号V3的波形与幅值与所述V2 —致，所述电压信号V3的平均电压为零伏；所述电压信号V3经过所述第三运算放大器后被转换为电压信号V4。
3.如权利要求2所述的基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路，其特征在于，所述直流电Vl被电阻R5、R6分压后串联一电阻R8，所述电阻R8的输出端与所述第一运算放大器的输入端连接，所述电阻R8的输出端并联一电阻R9和电容Cl后经过一电阻RlO后与所述第一运算放大器的另一输入端连接。
4.如权利要求2所述的基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路，其特征在于，所述第一运算放大器的输入端与所述光耦的输入端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述光耦的另一输入端连接。
5.如权利要求2所述的基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路，其特征在于，所述光耦的输出端连接所述第二运算放大器，所述第二运算放大器为一电压跟随电路。
6.如权利要求2所述的基于波形采样的实时跟踪谐波补偿电路，其特征在于，所述第三运算放大器的输出端并联一电容C4和电阻R17。
【文档编号】H02J3/01GK104078977SQ201410349238
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】王成, 田冰, 张辉, 吴昊, 尤志春, 王品 申请人:上海威特力焊接设备制造股份有限公司