基于DSP的滞环跟踪型有源电力滤波器数字控制系统

4 谐波电流的计算

在DSP主程序中，谐波电流的计算是一个非常重要的部分，因为，指令电流计算的准确与实时性直接关系到APF补偿性能的好坏，假如指令电流误差很大，即使滞环跟踪补偿电流发生器输出完全跟踪谐波补偿指令电流，最终的补偿结果误差也会很大。本文采用基于瞬时无功功率理论的d－q法计算谐波指令电流，d－q法的框图如图4所示。

图4 d－q变换框图

将瞬时A/D采样的三相电流信号经过如下变换，得到d－q坐标系表达式。

i_dq0===（1）

式中

C=×（2）

在d－q变换后，基波成分转换为直流分量(i_d，i_q)，基波不对称和谐波成分转换为(i_d，i_q，i₀)，对于三相三线制系统，i₀=0。图4中的低通滤波器用来将与基波成分对应的直流分量分离出来，再经过d－q反变换后，得到三相对称基波，最后与输入的负载电流相减得到谐波、基波的非对称部分。

采用新型DSP－TMS320F2407A实现图4所示d－q变换，但是对于有限字长DSP－TMS320F2407A，通过LPF传递函数的推导，可以发现其采样频率远不能达到A/D采样的频率，即40kHz。虽然DSP可以通过移位、加法等方法实现32位算术运算，但是这必将大大增加DSP的计算量，并且降低分辨率，无法满足有源电力滤波器的实时性、准确性要求。为解决这个矛盾，我们在谐波提取中采用了两种采样频率工作的方式：d－q变换和LPF采用较低的频率工作；其它部分的工作频率为40kHz。通过频谱分析可知，19次以上谐波含量很少，所以我们可以只补偿19次以下谐波，根据采样理论，我们选择LPF的采样频率为2.5kHz。

5 直流侧电压控制

为了保证主电路有良好的补偿电流跟随特性，直流侧电压必须大于电网线电压峰值，方能实现电流可控，因此必须将变流器直流侧电容的总电压控制为一个适当的值，实际选为700V。

系统处于稳态时，理想的APF是不需从电网获取能量的。实际的APF因其损耗将需要从电网吸收少量能量，其直流侧电容的电压平均值将发生变化，所以必须对直流侧电容电压加以闭环控制。

图5所示的是具有直流侧电压调节功能的指令电流运算电路框图。

图5 PI调节框图