基于DSP的有源电力滤波器的硬件设计

近年来,配电网中整流器、变频装置、电弧炉以及其它电力电子设备等的应用不断增加,由于这些负荷具有非线性、冲击性和不平衡的用电特性,引起供电网中的电流(电压)畸变,产生大量谐波。这些谐波对电网造成污染,给用电设备带来危害,引起设备过热、产生振动和噪声,并使绝缘老化,严重时会损坏设备。谐波污染已成为供电系统不容忽视的问题之一,正在引起人们的关注。 抑制谐波的方法主要有无源滤波技术和有源电力滤波器(APF)技术。有源电力滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波和补偿无功功率的新型电力电子装置,有着非常广阔的发展前景,而有源滤波的控制是影响有源滤波器性能的重要因素。有源电力滤波器技术与无源滤波技术相比,具有受电网阻抗影响小、能够动态补偿等优点,将在治理谐波污染方面发挥主导作用。有关有源电力滤波器的研究主要集中在主电路结构形式(串联、并联和串并联)、谐波电流检测方法和补偿电流的控制方法等方面。数字信号处理器(Digital Signal Processor)DSP芯片因为具有信号处理快速性特点,非常适合于有源滤波器的控制。 本文以三相并联有源电力滤波器为研究对象,对其工作原理、拓扑结构、主电路的形式、PWM的控制策略等内容作了深入的探讨,并以TI公司最新推出的TMS320F2812 DSP芯片作为核心处理器重点介绍了APF的核心控制板、采样电流信号调理板、同步信号及锁相电路、光耦隔离电路以及由智能功率模块(Intelligent Power Module)IPM组成的逆变桥电路的设计原理,制作了实验装置,并在实验室环境中进行了系统试验运行。实验结果表明,这种基于TMS320F2812 DSP的有源电力滤波器具有优良的谐波补偿特性。