基于双dsp控制的混合型有源电力滤波装置new

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1、第31卷第5期电力自动化设备Vol．31No．52011年5月ElectricPowerAutomationEquipmentMay2011基于双DSP控制的混合型有源电力滤波装置杨淑英，赵会亮（华北电力大学电气工程学院，河北保定071003）摘要：提出了一种新型混合型有源电力滤波器（HAPF）装置，该装置结构是按基于TMS320F2812为芯片的双DSP控制设计的，且将有源电力滤波器（APF）与无源电力滤波器（PPF）相结合，滤除5次、7次等高次谐波。分析了该HAPF装置的工作原理及主电路结构，介绍了装置的设计思路及实现方案，论证了基于瞬时无功功率理论的谐波检

2、测算法和补偿控制方法，并对传统的ip-iq检测算法进行了改进以应用于三相四线制系统。设计了全数字化并联型APF装置的控制系统。对所设计的控制系统进行了实验，实验结果证明采用双DSP的控制系统具有良好的跟踪补偿特性，降低APF的容量以减少系统成本和技术难度。关键词：电力电子；谐波；有源电力滤波器；检测方法中图分类号：TN713+.8文献标识码：B文章编号：1006－6047（2011）05－0103－05为提高滤波器装置的功效，混合型有源电力滤并联APF+并联PPF串联APF波器HAPF（HybridActivePowerFilter）装置将有源注入式混合APF电

3、力滤波器（APF）与无源滤波器（PPF）相结合，有效APF并联APFAPF与PPF串联并入电网地减少了有源部分的容量［1］综合注入式和串联。本文主要研究基于双混合APF并入电网的混合APF［2］DSP的并联HAPF。串联APF+并联PPF1工作原理及主电路结构串联APF+并联APF1.1HAPF工作原理［3-4］图2有源电力滤波器的拓扑结构分类Fig.2TopologicalclassificationsofAPFHAPF由有源补偿单元和无源补偿单元组成，其结构如图1所示。其中，PPF负担了主要的补偿1.3谐波电流实时检测基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法［4-

4、5］是工作，而APF补偿能量较小，大幅减小了所需的变目前运用较好的谐波电流检测算法［6-7］流器容量。HAPF的检测单元对所要补偿的负载电，其中最常用流进行采样，经指令电流运算电路计算得出需要补的是ip-iq算法。该方法可进一步改进，改进型ip-iq偿的指令电流，再由主电路产生一个与指令电流大算法的谐波检测原理如图3所示。小相等、相位相反的补偿电流。由于补偿电流和负sinωtea锁相环-cosωt载中谐波电流大小相等、方向相反，因此系统中只存-i′aiiiiiaf-iaαppfαfiah在基波电流。i-+i′bLPFTTibf+bCαβiCiiCiCαβibhi

5、′βqqfβfi-+iii-+cLPFcfsL非线性c-+ichi负载+鄱／3pif有源补偿单元无源补偿单元计算和图3检测谐波电流的原理图检测单元PWM控制开关投切控制Fig.3Principleofharmoniccurrentdetection图3中变换矩阵为图1混合型有源电力滤波器原理图sinωt-cosωtFig.1PrincipleofHAPFC=ωω（1）-cosωt-sinωt1.2主电路结构姨姨姨11姨姨1--姨姨22姨电路结构的选择是一个很重要的环节，因为不2姨姨C=姨姨（2）αβ姨姨同的滤波器结构适合不同的应用目的和不同的功率姨3姨姨3姨3姨

6、姨姨姨0-姨姨22姨范围。根据电路结构和连接方式，APF的分类如图姨姨用该方法检测谐波的过程如下［8-9］2所示，主要包含有串联型APF、并联型APF以及：使用锁相环对电源a相电压进行锁相，获得一组与a相电压同混合型APF。频同相的正弦、余弦信号，得到变换矩阵C；三相输收稿日期：2010－07－11；修回日期：2011－03－19入电流ia、ib、ic经过α-β变换后与变换矩阵C相乘，电力自动化设备第31卷得到有功电流ip和无功电流iq；再经过低通滤波后，要的地位。MCBSP称为多通道缓冲串口，包括一个得到直流分量ipf、iqf，它们是由基波电流产生的；发送端口

7、和一个接收端口，2个DSP可以通过将ipf、iqf反变换，即可计算出基波电流，进而计算出MCBSP连接到一个串行实时交换芯片，采用实时交谐波电流。换的方式进行数据交换，实现多个DSP的互联。该由于本系统为APF和PF（电力滤波器）并联后方法的优点是接口简单，可以实现多个DSP的全互并入电网，其中PF设计为5次和7次单调谐LC滤联来进行并行处理。波器，所以在投入时需计算出5次、7次的谐波含b.共享总线式双DSP并行处理系统。共享总线量。本文对ip-iq谐波电流检测法进行改进，将变换是指系统中2个DSP芯片的外部总线，包括19位地矩阵C改成Ck，表示如下：址线、16

8、位数据线与控制总线直接连