基于dsp的单周控制三相有源电力滤波器控制系统设计

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1、第l1卷第20期2011年7月科学技术与工程Vo1．11No．20July2011l671—1815(2011120-4783—05ScienceTechnologyandEngineering@2011Sci．Tech．Engng．基于DSP的单周控制三相有源电力滤波器控制系统设计韩民强孔凡旭李晓岩(渤海石油装备新世纪机械制造有限公司，天津300280；海洋石油工程股份有限公司设计公司，天津300451；中国联通天津市河北区分公司，天津300140)摘要单周控制有源电力滤波器无需检测和计算负载的谐波和无功电流，具有控制简单、可靠、动态性能好、控制精度高等优

2、点。经典单周控制方法多基于分立器件。以DSP为核心控制器，设计了单周控制三相并联型有源电力滤波器控制系统，并制作了实验装置，进行了实验研究。实验结果证明了该方法的正确性和可行性。关键词有源电力滤波器单周控制DSP中图法分类号TM762；文献标志码A电力系统谐波已成为影响电能质量的重要原因，采用有源电力滤波器(APF)进行补偿是目前研1三相三线制APF单周控制模型究较多的一种谐波治理方法。目前有源电力滤波器的控制方法主要有三角波线性控制、滞环比较控图1为三相并联型有源电力滤波器主电路，采制、电压空间矢量控制、单周控制及自适应控制、模用电压型PWM变流器，由n、

3、b、C三相桥组成，直流糊控制、人工神经网络控制等。侧接有大电容，在正常工作时，直流侧电压基本保单周控制理论是美国学者、加利福尼亚大学持不变，交流侧的输出为PWM波。KeyueM．Smedley和SlobodanCuk提出的大信号非线性控制技术。它控制功率开关的导通时间或者关断时间，在每个开关周期内，使功率开关变换器的开关变量平均值在稳态或者暂态严格等于控制参考或者与控制参考成比例。与其他常频PWM控制方法相比较，单周控制方法不仅具有响应速度快，控制稳定性好，鲁棒性好等特点_1．2]。图1三相APF主电路单周控制有源电力滤波器以整个电路具有单假设电压源逆变器工

4、作在电感电流连续模式位功率因数作为控制器的控制目标，把谐波检测与状态下；每一桥臂开关管的驱动信号互补工作，例控制结合在一起，不需要检测谐波电流。所以，具如，a相的开关Js和各自的占空比为d和d。：有更好的实时陛，并且使控制电路大大简化_3]。1一d。；三相系统对称；开关频率远远大于电源频率。则在图1中，对于三相对称系统有如下关系：2011年4月2日收到第一作者简介：韩民强(1983一)，男，工程师，研究方向：电气设备维护和改造。科学技术与工程1l卷21l3332单周控制数字实现方法121d，●●●●●Jr‘●l●【●●●L333l1TMS320LF2407D

5、SP具有两个相同的事件模块l12(EVA和EVB)，比较单元的比较输出带有PWM发333生电路，可以输出带可编程死区和输出极性控制的可见式(1)的系数矩阵是奇异的，方程没有唯—．．．．．．．。．L一R一解。但加上一定的限制条件后，可以使方程有唯6路PWM波形，其产生过程为：当定时Il器的一个计dd帆h饥]●●●●●●●j数周期开始时，在定时器跳变的过程2中1，定时器的一解。基于矢量运算的单周控制即是在每个区间：值都与比较寄存器CMPRx(=1，2，3，4，5，6)的值固定逆变器一个桥臂的开关状态，使其占空比为1—．一．．L做比较，当计数器的值与比较寄存器的值

6、相等，则或0，从而船使方程存在唯一解。1，●●●●●●j发生比较匹配，对应的那对PWM输出引脚将自动三相交流母线相电压波形如图2所示，三相相电发生电平翻转。在实验中，就是通过设置CMPR1、压根据过零点被划分为六个区间，在每一个电压区间CMPR2和CMPR3使PWM1／PWM2、PWM3／PWM4内，均有某个桥臂的开关管是始终导通或闭合的。和PWM5／PWM6引脚输出三对不同占空比的PWM‘VsaVsbIlIIII波形。本文采用软件方法来实现单周控制，实现方法IxLIiIxLIiIxI如图3所示，以下以(0～60)。区间为例说明其详细．．．．I60IT0m4

7、0V0oⅥ00的实现过程。根据表1，在(0～60)。区问i=i⋯i=i首先计算出一个周期内开关导通时间。图2三相电压和区间划分将各区间占空比关系代人式(1)，根据单周控1：—一(3)制原理，通过推导，可得六个区间的单周控制关系三(4)式得到一个统一的表达式：“m、式(2)中的d、iis2分别为不同时刻的占空比和电源电流。单周控制器的核心只要满足上式即可，而对于不同的时间范围，只要对d、i赋予不同的值，其在各区间的对应关系如表1所示。图3单J司控制的DSP实现方法表1各区间参数对应关系表为减小开关纹波，将每个开关周期的零矢量在区间1id1d2dfSSheS开关

8、周期的两端平均分配，取O—60。。i。dddb1of