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三相四线并联有源电力滤波器的数字控制

三相四线并联有源电力滤波器的数字控制 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TM477　　文献标识码：Ａ Digital Control of Three-phase Four wire Shunt Active Power Filter CHEN Zhong，XU Ying-chun，WANG Lei，XU De-hong (Zhejiang University，Hangzhou，310027，China) Abstract: This paper deals with the design and implementation of a digital controller based on DSP for a shunt active power filter used in three-phase four wire system. The results of prototype experiments verify the viability and effectiveness of the digital-controlled active filter, as well as good dynamic performance.Key words：harmonic active power filter; digital control Digital Signal Processor 1 引 　言 有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子装置，补偿性能受系统频率变化、阻抗变化的影响小，是一种很有前途的谐波抑制装置[1, 2] 。并联型有源电力滤波器的原理是向电网注入大小相等、方向相反的负载谐波以达到补偿目的，其相当于一个受控电流源。对APF控制设计而言，高精度、实时性的谐波检测以及合理的电流控制方法，直接影响着补偿性能。传统的模拟控制较复杂，特别是谐波检测需要多个乘法器，硬件成本高，且易受温漂影响，存在着精度低、、抗干扰差以及电路复杂等缺陷。近年来，基于数字信号处理器、微控制器（MCU）和可编程逻辑器件（PLD）等实现的数字化控制在实际系统中受到更多的欢迎[3, 4, 5]。本文应用DSP芯片TMS320F240为核心实现了并联型有源滤波器的谐波检测和控制，详细介绍了数字控制的硬/软件设计。2　系统构成和工作原理 应用于三相四线制系统的并联型有源电力滤波器的主电路结构如图1所示。拓扑为三桥臂电压源变流器（VSI）+电容中点式，开关器件采用IGBT。系统采用滞环电流控制策略，即将DSP发出的电流指令与实际的补偿器电流作滞环比较，产生PWM开关信号以使补偿电流跟踪电流指令，从而达到动态补偿非线性负载谐波的目的。 图1 三相四线并联型APF主电路结构 本文采用基于同步参考坐标系（Synchronous Reference Frame, 简称SRF）的谐波检测策略，原理如图2所示。对三相负载电流 进行采样后，先剔除其零序电流分量，再利用dq变换将其变换到与A相电网电压同步旋转的参考坐标系中。在SRF中，基波有功电流分量成为直流量，可利用低通滤波器滤出，即为 ；而其它高次电流分量则为交变量。将直流侧电压控制的调节量 和 相加并经 反变换后，得到负载电流中的三相基波电流有功分量 。再与三相负载电流 相减，即为三相补偿电流指令 图2 基于SRF的谐波检测原理 ，其中包含非线性负载电流中的基波无功分量、谐波分量等。图2中坐标变换矩阵和反变换矩阵分别为： (1)

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