通用低压电器(2007№1)・配网自动化・基于TMS320F2812的三相并联型有源电力滤波器的研究与实现王福忠,王晓丹,余发山(XX理工大学电气与电子工程系,XXXX454000)摘要:首先对三相并联型有源电力滤波器的原理以与谐波检测方法进行了分析,然后详细介绍了有源电力滤波器的主电路设计要点和以TMS320F2812型DSP为核心的控制系统构成,完成了谐波电流检测和补偿等实验。实验结果表明,F2812型DSP可完全满足系统要求,控制精度高、动态性能好、谐波抑制效果显著。关键词:有源电力滤波器;谐波检测方法;电流闭环控制+:TN713.8∶TP368.1文献标识码::100125531(2007)0120036204王福忠(1961-),男,教授,研究方向为计算机仿真、电气传动与工业过程控制。ImplementationandStudyontheThree2PhaseShuntActivePowerFilterBasedonTMS320F2812WANGFu2zhong,WANGXiao2dan,YUFa2shan(DepartmentofElectricalandElectronic激aozuo454000,Abstract:Theprincipleandharmonicmshuntactivepowerfilter(APF)wereanalysedfirstly.ThendesignandtheconstitutionofcontrolsystemusingTMS320F2812asadetail.Theexperimentsofharmoniccurrentdetectionandcom2pensatitexperimentsshowsthatF2812DSPcancompletelymeetsystemdemandwithhighgooddynamicperformanceandremarkableharmonicsuppressioneffect.Keyactivepowerfilter(APF);harmonicdetectionalgorithm;close2loopcontrolofcurrent0引言随着电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通与家庭中的应用日[1]益广泛,谐波造成的危害也日趋严重。解决电力电子装置的谐波污染和低功率因数问题的基本思路有两条:一是装设补偿装置以补偿其谐波和无功功率;二是对电力电子装置本身进行改进,使其不产生谐波。采用电力滤波装置滤除谐波发生源所产生的谐波电流是抑制谐波污染的有效措[2,3]施。有源电力滤波器(ActivePowerFilter,APF)能对频率和幅值都变化的谐波进行动态补偿,可克服无源电力滤波器(PassivePowerFilter,PPF)的缺点,是一种更为先进的谐波补偿装置。APF的基本原理为,通过检测电网中的谐波电流,利用可控的功率半导体器件向电网注入与系统谐波电流幅值相等、相反的电流,使电网中的总谐波电流为零,从而达到实时补偿谐波电流的目的。APF系统控制算法复杂,需要进行大量算术[4]运算和控制逻辑处理。目前,系统大多采用双DSP芯片来提高精度和速度,但是,这样会造成系统软/硬件设计复杂、集成度低。TI公司的TMS320F2812工作频率可达150MHz,单指令周期仅为6.67ns,能很好地满足APF控制系统实时控制的需要。本文以F2812作为APF控制系王晓丹(1981-),女,硕士研究生,研究方向为工业过程控制。余发山(1952-),男,教授,博士生导师,研究方向为工业过程控制。—36—・配网自动化・通用低压电器(2007№1)统核心,建立APF系统平台,完成了谐波电流检测和谐波补偿等实验。制回路两部分,系统图如图2所示,实验中非线性负载为三相整流桥接电阻性负载。1APF谐波检测算法谐波电流检测环节为APF系统的关键部分,要求能够快速、精确地检测出电网中的谐波电流。基于傅里叶反变换的频域检测算法计算量大、时[5]间长,导致APF的动态特性较差。本文采用的ip2iq法以日本学者Akagi提出的瞬时无功功率理论为基础,可实时检测出谐波电流(见图1)。图2三相并联型有源电力滤波器系统图1ip2iq运算方式的原理图该算法通过相位检测电路得到与电源电压Usa对应的正、余弦信号sinωt和cosωt,由两个信号形成旋转坐标变换矩阵C,即cosωt-sin(C=ωsintcospqa=CC32ib(2)在三相三线制系统中,三相电压和电流都是对称的,通过霍尔元件检测两相的负载电流ILa、IIfb,IIfc。电压跟Lb,两相反馈电流Ifa、Lc、,1/VμF直流侧电容/滤波电感/mH电源线电压/V(rms)VSI开关频率/kHz7501650338010经过低通滤波器(LPF)滤波得出电流ip、iq的直流分量、,即基波电流。由基波电流即可计算出三相基波电流为iafibficT—iq—iq2.1主电路设计2.1.1主电路功率电力电子器件选择=C23ip(3)其中,C23=C32。用三相电流与三相基波电流相减,进而计算出三相谐波电流iah、ibh、ich。ip2iq法检测谐波电流时,由于只取sinωt、cosωt参与运算,即便电...