基于DSP的滯環跟蹤型有源電力濾波器數字控制系統

4 諧波電流的計算

在DSP主程序中，諧波電流的計算是一個非常重要的部分，因為，指令電流計算的準確與實時性直接關系到APF補償性能的好壞，假如指令電流誤差很大，即使滯環跟蹤補償電流發生器輸出完全跟蹤諧波補償指令電流，最終的補償結果誤差也會很大。本文采用基于瞬時無功功率理論的d－q法計算諧波指令電流，d－q法的框圖如圖4所示。

圖4 d－q變換框圖

將瞬時A/D采樣的三相電流信號經過如下變換，得到d－q坐標系表達式。

i_dq0===（1）

式中

C=×（2）

在d－q變換后，基波成分轉換為直流分量(i_d，i_q)，基波不對稱和諧波成分轉換為(i_d，i_q，i₀)，對于三相三線制系統，i₀=0。圖4中的低通濾波器用來將與基波成分對應的直流分量分離出來，再經過d－q反變換后，得到三相對稱基波，最后與輸入的負載電流相減得到諧波、基波的非對稱部分。

采用新型DSP－TMS320F2407A實現圖4所示d－q變換，但是對于有限字長DSP－TMS320F2407A，通過LPF傳遞函數的推導，可以發現其采樣頻率遠不能達到A/D采樣的頻率，即40kHz。雖然DSP可以通過移位、加法等方法實現32位算術運算，但是這必將大大增加DSP的計算量，并且降低分辨率，無法滿足有源電力濾波器的實時性、準確性要求。為解決這個矛盾，我們在諧波提取中采用了兩種采樣頻率工作的方式：d－q變換和LPF采用較低的頻率工作；其它部分的工作頻率為40kHz。通過頻譜分析可知，19次以上諧波含量很少，所以我們可以只補償19次以下諧波，根據采樣理論，我們選擇LPF的采樣頻率為2.5kHz。

5 直流側電壓控制

為了保證主電路有良好的補償電流跟隨特性，直流側電壓必須大于電網線電壓峰值，方能實現電流可控，因此必須將變流器直流側電容的總電壓控制為一個適當的值，實際選為700V。

系統處于穩態時，理想的APF是不需從電網獲取能量的。實際的APF因其損耗將需要從電網吸收少量能量，其直流側電容的電壓平均值將發生變化，所以必須對直流側電容電壓加以閉環控制。

圖5所示的是具有直流側電壓調節功能的指令電流運算電路框圖。

圖5 PI調節框圖