基于双DSP的有源电力滤波器全数字控制器设计.pdf

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1、第44卷第7期电力电子技术Vo1．44．No．7PowerElectronicsJuly2010基于双DSP的有源电力滤波器全数字控制器设计刘彬，姜宪明2冬雷，杨耕(1．清华大学，北京100084；2．北京理工大学，北京100081)摘要：由于要求有源电力滤波器(ActivePowerFilter，简称APF)具有响应快、精度高的特点，通常其控制器的部分功能采用模拟电路完成．但这使得APF的多功能化和智能化难以实现。设计了一种采用两片高速数字信号处理DSP芯片TMS320F28335的全数字APF控制器。叙述了控制器的核心硬件结构、软件的设计要点等，对双芯片的特殊问题、如同步通讯、功能优

2、化等问题进行了分析。最后，基于该全数字控制器的APF系统进行了补偿典型谐波负载实验。实验结果验证了该控制器的有效性。关键词：有源电力滤波器；控制器；数字信号处理器中图分类号：TN713文献标识码：A文章编号：1000-100X(2010)07—0025一O3ControllerDesignofActivePowerFilterBasedonDoubleDSPLIUBin，JIANGXian—ming~，DONGLei，YANGGeng(1．TsinghuaUnwe~i@，Beijing100084，China；2．BeijingInstituteofTechnology，Bering10

3、0081，China)Abstract：Withthedemandsoffastresponseandhighaccuracyontheactivepowerfiher(APF)，analogcircuitsareoftenusedtoimplementpartofthecontrolfunctions，butthismakesitdificulttorealizetheversatilityandintelligenceoftheAPF．ThispaperdesignsadigitalcontrollerusedforAPFbasedondualhighspeeddigitalsign

4、alprocessorsTMS320F28335．Thehardwarearchitectureofthecontrollerandthekeypointsofthesoftwaredesignarepresented．Somespecialissuesofdualchips，suchascommunicationsynchronizationandfunctionoptimizationetc．arealsoanalyzed．Finally，atypicalhar—monicloadcompensationexperimentiscarriedoutbasedonthedigitalc

5、ontroller．Theresultsverifytheeffectivenessofthecontroller．Keywords：activepowerfilter；controller；digitalsignalprocessor1引言2控制器设计有源电力滤波器(ActivePowerFilter。简称APF)2．1以双F28335为核心的控制系统的控制器主要实现谐波电流检测．电流及电压控制算F28335资源情况如下：以精简指令集(RISC)微法，正、负序电压分解以及PWM指令输出等功能。处理器C28x为内核的32位CPU，具有8级流水与以往APF采用模拟电路设计的控制系统相比，全

6、线，系统最高频率达150MHz：支持IEEE一754单精数字APF控制器利用程序完成以上所有功能．具有度32位浮点运算：片上集成有256Kx16的FLASH。程序修改方便、系统可靠性强且易于调试等优点，但34Kx16的高速静态RAM，1Kx16的OTPROM．以同时意味着系统需要进行大量的控制和逻辑运算。及8Kxl6带有数学运算表的BootROM：包含6个此外，APF对于实时性要求较高，如对开关频率为16位定时器，可实现6对12路PWM输出；同时集10kHz的功率单元，一般要求它完成上述算法的时成了2通道CAN2．0B总线接口，3路带有16级间低于100Ixs．为此需要选用高性能的DSP

7、作为控FIFO的全双工异步串口，3通道I2C总线接口。1通制器的主控芯片。道SPI接口。鉴于采用具有高处理速度的浮点型DSP芯片根据全数字APF系统的设计要求，控制器主要TMS320F28335(以下简称F28335)无法在系统规定分为处理器、数据采样、硬件保护、数据输出、通信等的时间内完成以上算法，为了实现APF的全数字功能模块，其原理图如图1所示。化，这里的全数字APF控制器选用两片F28335。叙两片F28335之问通过双口R