并联有源电力滤波器设计

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1、并联有源电力滤波器设计摘要：目前有源电力滤波器的采样频率较低，而且多路采样结果之间有延时，针对以上缺点，设计了一种基于DSPTMS320F28335的并联有源电力滤波器，本系统具有采样精度高、无延迟等特点。介绍了并联有源电力滤波器的结构原理，给出了系统硬件电路和软件设计，并分析了谐波检测模块和IGBT驱动模块。系统运行稳定可靠，有较大的应用前景。关键词：有源电力滤波器DSPTMS320F28335IGBTAD7656中图分类号：TP216+.3文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)08-0136-01为保证供电质量，防止谐波对电网及电力设备的危

2、害，除对电力系统加强管理外，还必须采取必要的措施来抑制谐波。有源电力滤波器（ActivePowerFilter，APF）被公认为是治理谐波、改善电能质量最有效的手段之一，已成为电力电子技术应用中的一个研究热点。研究一套并联型有源电力滤波器对于提高电能质量以及系统的安全使用有着十分重要的意义。1、并联有源电力滤波器结构原理5本系统是基于三相三线制的并联型有源电力滤波器（简称APF），交流电网对各种负载供电，负载中存在非线性负载谐波源，产生谐波、消耗无功。APF由四部分组成：主电路、IGBT驱动电路、数字控制电路和谐波电流检测电路。本系统原理是根据瞬时无功功率理论

3、的ip-iq算法原理，首先由DSP、FPGA等数字控制器计算出三相电流中的谐波分量，再利用不同的方法产生驱动开关元件的PWM指令，这些信号经过相关电路变成驱动信号驱动相应的开关器件，进而产生与非线性负载电流相位相反，幅值为负载电流中的谐波分量幅值的补偿电流，从而达到滤波目的。2、系统硬件设计2.1谐波检测电路硬件设计5因为DSPTMS320F28335处理能力有限，如果将谐波检测以及数据运算都由DSP来完成，系统的运行效果会受到很大影响，为了减少DSP运算任务，在谐波检测系统中，DSP只负责数据运算，不参与控制AD采集数据的工作，谐波检测的数据采集工作由CPL

4、D控制AD来完成，因为系统需要检测7路模拟信号，所以需要两片AD7656进行采样，在此，我们由CPLD控制两片AD7656对7路模拟信号进行同时采样，当数据采集结束后，CPLD依次从AD7656读取7路数字信号，并将这些数据存储在片内的FIFO系统当中，当7路数据读取结束后，FIFO系统产生中断，用以告知DSP采样完成并读取数据。本系统采用CPLD与两片AD7656以并行的方式连接，以提高数据的读取速度。CPLD的I/OB19与AD7656的CONVSTA、CONVSTB、CONVSTC相连，作为同时启动六路AD转换的控制端口，I/OB20与/CS片选引脚相连

5、，作为AD7656的片选控制口，I/OB21与/RD读寄存器引脚相连作为读控制口，I/OB22与BUSY相连作为AD转换完成状态检测口，另一片AD7656与CPLD的连接与上述方法相同，在此不再介绍。在本系统中，用两片AD同时采集7路模拟信号，CPLD同时控制两片AD7656进行AD转换，读取采样结果时，先读取第一片的AD的6路采样结果，然后再读取另外一片AD的1路采样结果，当7路AD采样结果全部读出，并存储在CPLD的FIFO系统后，产生FIFO中断信号，此中断信号由CPLD的I/OB18口发出，其与DSP的CAP6引脚相连，当DSP捕捉到该中断信号后，通过

6、GPIOB10端口发出读信号给CPLD，然后依次读出7路数据。2.2IGBT驱动电路硬件设计5IGBT驱动电路的作用是驱动IGBT开关进而产生补偿电流，驱动电路的性能直接影响着整个系统的性能，良好的驱动电路可以保证IGBT可靠关断、减小开关损耗、降低关断时间、提高耐压和承受du/dt的能力、提高抗干扰能力。为了降低噪声、提高整个系统的性能，大多数系统多采用集驱动与保护功能于一体的专用混合集成驱动模块电路。本系统采用西门康公司的SKHI23/12型IGBT驱动板。其具有以下特点：(1)集电极和发射极电压实时监控的短路保护，在短路情况下它将阻止输出缓冲器；(2)软

7、关断功能自动延长IGBT的关断时间；(3)输入与输出间的所有信息采用变压器隔离采用变压器隔离；(4)电源电压过低监视保护电路；(5)为了避免半桥上、下两个IGBT直通，设置有内部互锁电路，死区时间可以通过设改变电阻阻值来调整。2.3系统整体硬件设计首先电网的的电流电压通过霍尔传感器转换成符合AD采样的输入标准，然后DSP28335控制AD7656将模拟信号转换成数字信号，并计算得出补偿指令电流，然后生成并发出控制IGBT的触脉冲信号。驱动模块将控制模块产生的驱动信号通过SKHI23/17驱动板去驱动IGBT开关，进而产生所需要的补偿电流；显示模块为APF提供了

8、友好的人机接口界面，通过其可以直观的观