【正文】 另外，為驅(qū)動IGBT，需采用四個開關電源，提供四組互不共地的15V和+15V的電壓信號?？梢钥吹浇?jīng)過文式濾波后得到的A相電壓波形沒有相移，同步方波信號與A相電壓完全同相位。作為諧波源的負載側(cè)電路選擇三相二極管整流電路，負載為純阻性的燈箱。由無差拍控制得到下一拍的控制信號，再經(jīng)過坐標反變換，最后由比較計算補償電流與實際補償電流得到每個開關管的開通關斷狀態(tài)。 Flow Chart of Protecting APF T1定時器中斷服務程序。T1定時器設置采樣周期為5KHZ，由T1定時器觸發(fā)AD采樣，然后進行坐標表變換、數(shù)字濾波、直流側(cè)電壓控制、坐標反變換、滯環(huán)控制一系列操作，最后輸出PWM波形以控制主電路的IGBT。其中對比較單元的PWM的設置包括比較方式設置，輸出方式設置，死區(qū)設置等。當通過硬件或者軟件設定了其中某位時，則相應的中斷就被使能。當中斷出現(xiàn)，運行相應的中斷處理程序，處理完成后等待另一個中斷的發(fā)生。（1）DSP沒有硬件除法器，在需要使用除法的情況下，盡量用移位來代替除法（2）TMS320F2812是一款32位定點微處理器，不能直接處理小數(shù)，雖然C語言能自動調(diào)用函數(shù)來處理浮點數(shù)運算，但編譯出來的代碼很龐大，所以在計算時，盡量把數(shù)據(jù)左移擴大成整數(shù)，做完所有的運算再右移還原成實際值。但也并不是說匯編語言沒有優(yōu)點，其實它最大的優(yōu)點就是效率高。就軟件開發(fā)而言，用DSP芯片的匯編語言編寫程序是一件比較繁雜的事情。同時DSP輸出六路PWM脈沖到驅(qū)動電路控制IGBT，驅(qū)動電路由四塊15V點電源模塊供電。該芯片同樣需要輸入所控制的IGBT的脈沖反向信號，因此,。該芯片的輸入是所控制IGBT所在橋臂的上、下兩個管子的觸發(fā)脈沖的反向信號，因此需要在DSP與驅(qū)動芯片之間加入PWM信號轉(zhuǎn)換電路，進行信號的反向。 IGBT驅(qū)動電路驅(qū)動電路提供了主電路與控制電路之間的接口，它能按控制要求對開關器件施加開通或者關斷信號，并使電力電子器件工作在較理想的開關狀態(tài)，縮短開關時間，減小開關損耗。當運放輸出為+，由式（35） （35）可得到。于是R1=R2=58K，C1=C2=。R1和C1組成低通濾波器，該低通濾波器可以濾去電網(wǎng)輸入信號中的高次諧波，使波形得到改善，但是又使相位產(chǎn)生了滯后，因此又引入高通濾波器R2，C2進行補償。當CPU發(fā)生中斷時，在中斷服務程序中采樣瞬時電流值，從而檢測電壓、電流相位關系，計算出功率因數(shù)角。次極額定電流IS=25mA，要求輸出電壓最高3V，所以選擇采樣電阻R2=3V/25mA=120?。HNV025A型是利用磁補償原理的一種霍爾電壓傳感器，用磁檢測器磁芯中次級電流所產(chǎn)生的磁場所產(chǎn)生的磁場補償初級電流所產(chǎn)生的磁場的程度，使之在零磁通狀態(tài)下工作，因此有等式： NP互感器輸出信號是一個與被檢測電流成比例的電壓信號。 power 交流側(cè)電流檢測電路交流電流信號是由電流互感器得到一個對應比例的弱電信號。，其最大輸出電流為1A互感器輸出的信號是一個與電網(wǎng)電壓成比例的模擬信號，幅值為3V到+3V的電壓信號，還需要通過調(diào)理電路把雙極性信號轉(zhuǎn)變?yōu)?3V單極性信號[31]。當輸入電壓為有效值380V時，R1為190K。下面以A相電路為例，介紹交流側(cè)電壓電路的設計。 交流側(cè)電壓檢測電路交流電壓信號是由電壓互感器得到一個對應比例的弱電信號。當其為高電平時，F(xiàn)2812工作在微處理器模式，Zone 7作為外部存儲器接口將被使能；當其為低電平時，F(xiàn)2812工作在微控制器模式，Zone 7作為外部存儲器接口被屏蔽，F(xiàn)2812在片內(nèi)引導ROM。 時鐘電路 Clock circuit 引導和工作模式選擇TMS320F2812通過配置一些外部管腳的電平高低來確定引導程序的加載方式。30MHZ的有源晶振提供外部時鐘，30MHZ的時鐘信號輸入到DSP。當XCLKOUT有周期脈沖輸出時，看門狗輸出不復位；當CLKOUT輸出異常時，看門狗輸出復位，使RESET輸出一個大于512個時鐘周期的低電平，DSP復位。由于RP1和RP2的分壓作用，BSS138導通，從而解決了TMS320F2812的上電順序問題。由于芯片對上電順序的特殊要求，采用了TI專用的電源管理芯片TPS767D318[24]。 可進行雙1616乘加和3232乘加操作，因而可兼顧控制和快速運算的雙重功能。 128位密鑰：保護Flash/OTP和L0/L1 SARAM，防止ROM中的程序被盜。 3個32位的CPU定時器。 三個外部中斷。 12位ADC：28通道（最快轉(zhuǎn)換時間80ns）。 外部存儲器接口：可外擴大于1M16位的程序和數(shù)據(jù)存儲器；可編程等待狀態(tài)；可編程讀/寫選通計數(shù)器（Strobe Timing）；三個獨立的片選端。 高性能靜態(tài)CMOS技術：（150MHz）；低功耗（，I/）；。其中TMS320F2812是TI近年最新推出的32位定點DSP芯片，是目前工業(yè)控制領域最先進的處理器之一。 在dq0檢算方式下的直流側(cè)電壓控制原理圖 Schematic Diagram of the Voltage Control in dq0 Test Method北京交通大學碩士學位論文  結論3 并聯(lián)有源電力濾波器控制系統(tǒng)硬件電路設計 控制系統(tǒng)總體構成整個APF硬件系統(tǒng)分為檢測電路模塊、控制電路模塊、主電路模塊、和諧波源負載電路模塊。對直流側(cè)電壓Udc的控制是由指令運算電路中虛線框內(nèi)的部分結合補償電流發(fā)生電路實現(xiàn)的。 ipiq方式直流側(cè)電壓控制由瞬時無功功率的定義可知，三相瞬時無功總和為零，各相的瞬時無功功率只是在三相之間交換，對于有源電力濾波器而言，瞬時無功不會導致其交流側(cè)和直流側(cè)之間的能量交換。其中，可以通過調(diào)節(jié)輸入有源電力濾波器能量的方法來盡量減小第一個因素對電容器電壓造成的波動。 電壓閉環(huán)控制有源電力濾波器的控制電路主要有兩個控制目標:一是使有源電力濾波器輸出的補償電流跟蹤指令電流變化；二是保持主電路直流側(cè)電壓的穩(wěn)定。 無差拍定頻比較法電源電壓電流、負載電流及補償電流波形 Result of Fixedfrequency Comparison模型中的電流跟蹤控制電路的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)為Kp=，Ki=1，三角載波頻率為10KHZ，直流側(cè)電容電壓為1000V，其余參數(shù)與采用瞬時值方法相同?？梢?，有源電力濾波器系統(tǒng)有著顯著的濾波效果。補償電流的跟隨誤差也是不固定的，從波形上看，就是毛刺忽大忽小。另外，電流波形接近正弦波，說明負載電流中的諧波分量被有源電力濾波器抵消。 A相開關通斷邏輯表++斷通+—斷D4通—+D1通斷——通斷 仿真分析和比較以下是采用瞬時值比較方法的有源電力濾波器的波形圖[17]。主電路每一橋臂均由一個IGBT和一個二極管反并聯(lián)組成，IGBT由PWM信號控制，二極管的通斷實際上由IGBT的通斷所控制。利用T1定時器中斷，在每個中斷周期內(nèi)采樣電壓電流信號，計算出指令信號，采樣實際的補償電流，控制主電路開關管使跟隨。 電流跟蹤示意圖 Current Traceing 無差拍定頻比較控制上面滯環(huán)比較方式的電流跟蹤控制一般用硬件電路實現(xiàn)，優(yōu)點是電路簡單，相應快。 三角波比較方式，只實際上是一種SPWM控制方式。（加乘運算）后得到的iq直流分量。由于得到的濾波器系數(shù)均為小數(shù)，為適應DSP的數(shù)據(jù)存儲格式并保持一定精度，把濾波器系數(shù)分子放大倍變成成整數(shù)Numerator=Num*1048576，同時分母Denominator=1048576，另外為了減小濾波器階數(shù)，加快計算速度，設置Apass=1dB，在此進行補償?shù)玫椒帜笧镈enominator=1048576/（）。經(jīng)過更改上面參數(shù)進行優(yōu)化，得到階數(shù)為30階的FIR低通濾波器filter1, 。FIR濾波器傳遞函數(shù)如式（236）所示 （236）FIR濾波器在結構上是非遞歸的，輸出y(n)只與激勵x(n)有關，其網(wǎng)絡結構圖如下所示。因為FIR濾波器的相位和群延遲特性通常優(yōu)于IIR濾波器。因此，無論是用模擬電路還是用微處理器來實現(xiàn)檢測運算，在整個檢算過程中計算延時與低通濾波器的固有延時相比基本可以忽略，檢測的動態(tài)響應速度主要取決于低通濾波器的固有延時。而方法2采用了PLL和正余弦發(fā)生電路，直接檢算有功電流，方法3直接檢算基波有功分量，這兩種檢算方法均與電壓諧波分量無關，因此可以準確檢算出諧波電流，也能很好的檢算出諧波與無功電流之和；在三相電壓幅值不對稱，且有高次諧波的情況下，方法2能準確的檢算出諧波電流和諧波與無功電流之和；在三相電壓相位不對稱，且有高次諧波的情況下，方法2由于只有A相基波電壓與負荷電流耦合，不能得到準確的檢算結果。基于dq0變換的電流矢量檢算法適用于三相三線制電路和三相四線制電路。本文旋轉(zhuǎn)因子為網(wǎng)側(cè)A相電壓經(jīng)鎖相后得到，可以消除電網(wǎng)電壓畸變和不對稱給諧波檢算帶來的影響，但是如果要檢算無功電流，還需要對不對稱的網(wǎng)側(cè)電壓進行處理。再由負荷電流i減去基波電流就得到諧波電流。 電流檢算法的仿真原理圖 Simulation of current test method A相電壓與電流 Voltage and Current of phaseA A相諧波電流 harmonic current of PhaseA因為三相對稱電壓的公式(222)經(jīng)坐標變換到αβ坐標系下得到式(223)，比較式(212)和(219)，可以看出ipiq法與pq法的本質(zhì)區(qū)別就是ipiq法默認三相電壓正弦對稱，得到電流矢量在有功和無功上的分量，從而消除電網(wǎng)電壓畸變對諧波檢算結果的影響。根據(jù)定義可計算出瞬時有功電流和瞬時無功電流，經(jīng)過低通濾波器得到的直流分量，經(jīng)過一系列反變換即可得到基波電流。但是在三相電壓畸變的情況下，pq法無法有效的檢測出負荷中的諧波電流。這時只要用低通濾波器把交流分量過濾掉，剩下的直流分量通過還原即為基波電流。式（212）可以表示為： 上面兩方程聯(lián)立可以唯一地確定兩個未知量 （2151） （2152）表示成矩陣形式： α、β相的瞬時有功電流、（瞬時無功電流、）分別為三相電路瞬時有功電流ip （瞬時無功電流iq）在α、β軸上的投影，即 （2161） （2162） （2163） （2164）由上面定義很容易得出以下結論： （2171） （2172） （2181） （2182）上述性質(zhì)是由α軸和β軸正交得到的。設三相電路中電壓和電流不含零序分量，其瞬時值分別表示為ea、e b、e c 和ia、ib、ic。假定同步電機定子abc三相繞組由平衡的三相正弦交流電壓供電，則變換至同步轉(zhuǎn)子坐標系，abc三相正序有功電流相當于d軸繞組的直流分量，即在同步電機轉(zhuǎn)子上看，定子三相繞組通以平衡的三相正弦交流，相當于轉(zhuǎn)子d軸繞組通以直流的作用。 （21）其中，考慮有中線或底線存在零序分量。本文主要討論基于瞬時無功理論的PQ檢算法，ipiq法，并研究了根據(jù)瞬時無功理論改進的dq0檢算方法。 諧波電流檢算電路諧波檢算是諧波抑制中的一個關鍵技術,對諧波抑制效果非常重要。補償裝置數(shù)字化、智能化、多功能化。混合濾波器主要分為兩種類型： (3) 研究先進的諧波檢測方法和控制策略。采用H橋級聯(lián)形式的有源濾波主電路結構，每一相都由N個H橋串聯(lián)而成，而每個橋中開關器件只承受直流側(cè)總電壓的N分之一，因此，通過這種串聯(lián)型結構能夠?qū)崿F(xiàn)低壓器件對高壓系統(tǒng)的諧波補償。但是，隨著容量增大，器件開關頻率下降，因此，高頻器件僅適用于中、小容量有源濾波器。自80年代以來,由于新型電力半導體器件的出現(xiàn)和PWM技術的發(fā)展,以及基于瞬時無功功率理論的諧波電流實時檢測方法的提出,電力有源濾波技術得到了迅速發(fā)展。電壓型APF直流側(cè)接有大電容，為保持直流側(cè)電壓基本不變，需要對直流側(cè)電壓進行控制，交流側(cè)輸出電壓為PWM波；電流型APF直流側(cè)接有大電感，為保持直流側(cè)電流不變，需要對直流側(cè)電流進行控制，交流側(cè)輸出電流為PWM波形。將串聯(lián)APF控制為電壓源來補償電網(wǎng)基波電壓和諧波電壓，并聯(lián)APF被控制為電流源吸收負載諧波電流并調(diào)節(jié)直流母線電壓。與并聯(lián)型APF相比，由于串聯(lián)型APF中流過的是正常負荷電流，因此損耗較大；此外，串聯(lián)型APF的投切、故障后的退出及各種保護也較并聯(lián)型APF復雜。對于單獨使用的并聯(lián)型APF，它具有投切方便靈活、保護簡單、便于多重化等優(yōu)點。 電力有源濾波器系統(tǒng)結構 System structure of shunttype active power filter 有源電力濾波器的分類有源濾波器有多種分類方式，根據(jù)APF接入電網(wǎng)的方式不同分為串聯(lián)型APF，并聯(lián)型APF和混合型APF，他們分別適應不同的補償對象。如果要求電力有源濾波器在補償諧波的同時補償負載的無功功率，則只要在補償電流的指令信號中增加與負載電流的無功分量方向相反的電流成分即可。電力有源濾波系統(tǒng)由兩大部分組成[1]，即指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路（由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動電路、和主電路三個部分組成）。（5） 既可對一個諧波和無功源單獨補償，也可對多個諧