专利名称：一种用于发电机转子电压测量的滤波电路的制作方法发电机转子电压波形为规则的六波头形势，即在一个エ频周期内存在六个波形形式一致的波头，对转子电压进行傅里叶变化即可发现，转子电压波形中包含了直流分量和六的倍数次谐波的交流分量。很多情况下，在发电机转子电压的检测中，被检测的电气量总是包含了直流分量和交流分量。对于许多设备控制来说，交流分量的存在严重影响到测量结果的精度和准确性，为了滤除检测量中的交流分量，多数情况下都引入了滤波电路，特别是对于只采集转子电压中的直流分量的系统来说，对采集信号中的交流分量的滤波效果直接影响到系统采样精度以及整个控制系统的可靠性。滤波电路的引入虽然很大程度上衰减了交流分量在在整个检测量中的比重，但是同时也带来了响应速度的问题。对于交流分量频谱确定的检測量，检测过程可以通过软件进行滤波处理。对于交流分量频谱变化的检测量，通过软件进行滤波处理程序复杂。目前实现上述滤波效果的方法主要有以下两种。第一种为通过硬件电路设计低通滤波器实现。其原理是将检測量通过ー个低通滤波器，将信号中的交流分量大幅衰减。由于低次谐波的存在，滤波系统的截止频率、衰减幅度和系统响应时间存在矛盾。当截止频率较低，衰减幅度较大时，系统响应时间也大，影响到采样及相关控制系统的控制实时性。当截止频率较高，衰减幅度较小时，虽然系统响应时间可以缩短，但是检測量中含有的交流分量较多，采样精度不高。第二种为通过软件设计方法实现。当检测量中含有的交流分量频谱固定时，可以通过程序进行滤波处理。根据香农采样定理，如果采样后的信号包含了被采样信号的所有信息，即采样后的信号如果能完整的还原成采样前的信号，则采样频率必须不小于被采样信号中包含的最高频率分量对应频率的两倍。因此，很多软件方法实现滤波都需要外部硬件电路的低通滤波器配合使用。通过外部硬件电路滤除高频分量，再通过软件算法实现低频分量的滤除。低频分量的滤除和低通滤波器，都増大了滤波时间常数。
，还包括用于原始输入信号隔离输入的隔离电路；所述原始输入信号经所述隔离电路分两路分别输入所述交流分量处理电路和加法电路。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果本实用新型的滤波电路采用交流分量处理电路，对发电机转子输入电压信号进行直流分量滤除处理和交流分量反向处理，并将反向后的交流分量与源信号通过加法电路叠カロ，消除了发电机转子输入电压信号中的交流分量，输出直流分量，所以，本实用新型的滤波电路能够快速滤除发电机转子输入电压信号中的交流分量，既保证了对交流分量的滤除效果，又保证了滤波的最快速响应。以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进ー步的详细说明图I为本实用新型滤波电路具体实施例的原理框图；图2为本实用新型滤波电路具体实施例的电路原理图；图Tl为本实用新型滤波电路具体实施例在五种不同频率的输入交流分量下的试验波形图；其中，图中三角波形为示波器CHl通道的信号波形，图中直线波形为示波器CH2通道的信号波形。[0022]图I示出了本实用新型用于发电机转子电压测量的滤波电路，包括用于提取输入信号交流分量并取反的交流分量处理电路、加法电路；原始输入信号一路接入所述交流分量处理电路的输入端，原始输入信号另一路和所述交流分量处理电路的输出信号分别输入所述加法电路，经加法电路相叠加，所述加法电路输出滤波后的原始输入信号直流分量。其中，交流分量处理电路的ー种实施方式，包括用于提取输入信号交流分量的提取电路、取反电路；原始输入信号依次经所述提取电路和取反电路输出。而取反电路可以是，包括用于对输入信号进行相位补偿的第一级补偿电路和第二级补偿电路；所述提取电 路的输出信号依次经所述第一级补偿电路和第二级补偿电路输出。本实用新型用于发电机转子电压测量的滤波电路还可増加用于原始输入信号隔离输入的隔离电路；所述原始输入信号经所述隔离电路分两路分别输入所述交流分量处理电路和加法电路。如图2所示，本实用新型最优实施例的用于发电机转子电压测量的滤波电路，包括隔离电路A5、交流分量处理电路和加法电路A4，其中交流分量处理电路包括用于提取输入信号交流分量的提取电路Al、用于对输入信号进行相位补偿的第一级补偿电路A2和第ニ级补偿电路A3。提取电路Al包括第一运放U1、隔离电容C2、第一电阻Rl和第二电阻R2 ;所述隔离电容C2 —端为所述提取电路Al的输入端，隔离电容C2另一端一路通过所述第一电阻Rl接地，隔离电容C2另一端另一路连接到所述第一运放Ul的同相输入端5，所述第二电阻R2连接在所述第一运放Ul的反相输入端6和输出端7之间,所述第一运放Ul的输出端7为所述提取电路Al的输出端。第一级补偿电路A2包括第二运放U2、第一补偿电容C3、第三电阻R3和第四电阻R4 ;所述第三电阻R3 —端为所述第一级补偿电路A2的输入端，连接到所述提取电路Al的输出端，第三电阻R3另一端连接到所述第二运放U2的同相输入端10，所述第四电阻R4连接在所述第二运放U2的反相输入端9和输出端8之间，所述第二运放U2的反相输入端9通过所述第一补偿电容C3接地，所述第二运放U2的输出端8为所述第一级补偿电路A2的输出端。第二级补偿电路A3包括第三运放U3、第二补偿电容C4、第五电阻R5和第六电阻R6 ;所述第五电阻R5—端为所述第二级补偿电路A3的输入端，连接到所述第一级补偿电路A2的输出端，第五电阻R5另一端连接到所述第三运放U3的反相输入端13，所述第二补偿电容C4连接在所述第三运放U3的反相输入端13和输出端14之间，所述第三运放U3的同相输入端12通过所述第六电阻R6接地，所述第三运放U3的输出端14为所述第二级补偿电路A3的输出端。其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的阻值相等；隔离电容C2、第一补偿电容C3和第二补偿电容C4的容值相等。加法电路A4包括第四运放U4、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9 ;所述第七电阻R7和第八电阻R8的一端相连接，所述第七电阻R7和第八电阻R8的另一端分为所述加法电路A4的第一路输入端和第二路输入端，加法电路A4的第二路输入端连接到第二级补偿电路A3的输出端，所述第七电阻R7和第八电阻R8的连接点连接到所述第四运放U4的同相输入端3，所述第九电阻R9连接在所述第四运放U4的反相输入端2和输出端I之间，所述第四运放U4的输出端I为所述加法电路A4的输出端；所述第七电阻R7和第八电阻R8阻值相等。其中，所述第四运放U4的正供电端4和负供电端11分别接正12V电源VCC12P和负12V电源VCC12N。[0031]隔离电路A5包括第五运放U5、电容Cl、限流电阻Rll和第十电阻RlO ;第五运放U5的同相输入端16通过限流电阻Rll和电容Cl接地，限流电阻Rll和电容Cl的连接点为所述隔离输入电路A5的输入端，作为本实施例滤波电路的输入端Vin，用于接入原始输入信号，第十电阻RlO连接在所述第五运放U5的反相输入端15和输出端17之间，所述第五运放U5的输出端17为所述隔离输入电路A5的输出端，一路连接到提取电路Al的输入端，另一路连接到加法电路A4的第一路输入端。其中，所述第五运放U5的正供电端19和负供电端18分别接正12V电源VCC12P和负12V电源VCC12N。本实施例用于发电机转子电压测量的滤波电路的工作原理为由于第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的阻值相等，这里取它们的阻值为R，又由于隔离电容C2、第一补偿电容C3和第二补偿电容C4的容值相等，这里取它们的容值为C，由此得出，隔直电路Al的传递函数为j RC/(l+j RC)，第一级补偿电路A2的传递函数为l+j RC，第二级补偿电路A3的传递函数为_l/j RC，三个环节的传递函数相乘后为-1，即本实施例交流分量处理电路的传递函数为-1，其对于不同频率的交流分量的放大倍数均为-1，本实施例交流分量处理电路能对包含交流分量和直流分量的输入信号，进行滤除直流分量并对交流分量进行-I的反向处理得到一反向交流量。这样，对于不同频率的交流分量，其幅频特性和相频特性均一致。输入的转子电压信号经交流分量处理电路处理后得到的反向交流量，与输入的转子电压信号的交流分量大小相同而相位相反，两者通过加法电路A4相叠加后，即可把交流分量抵消，剩下转子电压信号中的直流分量经加法电路A4的输出端输出。以下通过以五组不同频率的带偏置的三角波信号作为输入信号，验证本实施例用于发电机转子电压测量的滤波电路的滤波效果，通过傅里叶变化可知，该信号中包含的直流分量以及交流分量成分与转子电压中包含的直流分量及交流分量类似。因此，用三角波代替转子电压实际波形进行测试，测试结果具有科学性和严谨性，能够反映出本实施例用于发电机转子电压测量的滤波电路对发电机转子电压的滤波效果。如图3所示，向本实施例用于发电机转子电压测量的滤波电路的输入端，输入包含3V直流分量和3V (峰值)、300Hz (频率)三角波交流分量的发电机转子电压信号(如图中CHl通道波形所示)时，本实施例的滤波电路输出3V直流信号(如图中CH2通道波形所示)。如图4所示，向本实施例用于发电机转子电压测量的滤波电路的输入端，输入包含3V直流分量和3V (峰值)、2kHz (频率)三角波交流分量的发电机转子电压信号(如图中CHl通道波形所示)时，本实施例的滤波电路输出3V直流信号(如图中CH2通道波形所示)。如图5所示，向本实施例用于发电机转子电压测量的滤波电路的输入端，输入包含3V直流分量和3V (峰值)、10kHz (频率)三角波交流分量的发电机转子电压信号(如图中CHl通道波形所示)时，本实施例的滤波电路输出3V直流信号(如图中CH2通道波形所示)。如图6所示，向本实施例用于发电机转子电压测量的滤波电路的输入端，输入包含3V直流分量和3V (峰值)、10kHz (频率)三角波交流分量的发电机转子电压信号(如图中CHl通道波形所示)时，本实施例的滤波电路输出3V直流信号(如图中CH2通道波形所示)。[0038]如图7所示，向本实施例用于发电机转子电压测量的滤波电路的输入端，输入包含3V直流分量和3V (峰值)、250kHz (频率)三角波交流分量的发电机转子电压信号(如图中CHl通道波形所示)时，本实施例的滤波电路输出3V直流信号(如图中CH2通道波形所示)。由上述图3 7可知，当输入交流分量频率改变时，本实施例滤波电路输出的直流信号保持稳定不变，其值等于输入信号中直流分量的值，验证了本实施例的滤波电路能够快速滤除输入信号中不同频率交流分量的结论，同时证明了该滤波电路的通频带很宽，能满足随机信号的滤波处理要求。本实用新型的实施方式不限于此，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技 术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均可实现本实用新型目的。