基于DSP的混合型有源電力濾波器

該混合型有源電力濾波器的檢測(cè)控制部分硬件主要由以下幾部分組成：(1)電流電壓采樣電路；(2)帶通濾波器；(3)過(guò)零比較中斷發(fā)生部分；(4)DSP計(jì)算控制器。其原理圖如圖5所示。

將由電流電壓采樣電路采集得到的信號(hào)輸入帶通濾波器以濾除檢測(cè)電流電壓時(shí)出現(xiàn)的噪聲和畸變。帶通濾波器的中心頻率設(shè)置在50Hz，它是AF系統(tǒng)在公共連接點(diǎn)處存在電壓擾動(dòng)（畸變、開(kāi)關(guān)紋波和頻率漂移等）時(shí)仍能正常工作所必需的。帶通濾波器的輸出分為兩路，一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入數(shù)字信號(hào)處理器DSP進(jìn)行FFT分析，然后存儲(chǔ)到一片公用的RAM中，再分析計(jì)算控制對(duì)象的諧波和無(wú)功情況并產(chǎn)生控制信號(hào)；另一路則送入過(guò)零比較中斷發(fā)生電路，該電路用來(lái)每間隔60°產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)。因此，在公共連接點(diǎn)電壓的一個(gè)周期內(nèi)將有六個(gè)間隔60°的一個(gè)脈沖序列從該電路輸入到DSP系統(tǒng)作為中斷信號(hào)。每來(lái)一個(gè)中斷，公共連接點(diǎn)處的電壓電流就被檢測(cè)一次，這樣就滿足了控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。DSP（采用內(nèi)含PWM產(chǎn)生電路的TMS320F2812）的輸出控制TSF和APF的動(dòng)作。

2.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)圖如圖6所示。

3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在MATLAB/SIMULINK中利用Power Systems工具箱并結(jié)合S-Function等模塊構(gòu)建仿真模型對(duì)上述設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。仿真所得a相電流波形如圖7所示。圖7（a）是未投入濾波器時(shí)網(wǎng)側(cè)電流波形，從圖中可以看出波形畸變嚴(yán)重；圖7(b)是只投入TSF后的網(wǎng)側(cè)電流波形，從圖中可以看出諧波明顯減少，但仍存在少量畸變，濾波效果不佳；圖7（c）是有源濾波器輸出的補(bǔ)償電流波形；圖7（d）是同時(shí)投入TSF和APF后的網(wǎng)側(cè)電流波形，由圖可以看出，此時(shí)網(wǎng)側(cè)電流波形已經(jīng)接近于正弦波，取得了良好的補(bǔ)償效果。

本文對(duì)目前常見(jiàn)的有源濾波器與無(wú)源濾波器串聯(lián)構(gòu)成的混合型有源電力濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在的不足做了改進(jìn)，詳述了改進(jìn)后的濾波器的工作原理。并針對(duì)文中的設(shè)計(jì)思想構(gòu)建了仿真模型，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，改進(jìn)后的濾波器具有更好的濾波性能、有源部分承受的容量大大減小，更適合于應(yīng)用在大型供、配電系統(tǒng)中，具有良好的工程推廣價(jià)值。