數(shù)字信號處理器DS在串聯(lián)型電力有源濾波器中的應(yīng)用

數(shù)字信號處理器（DSP）在串聯(lián)型電力有源濾波器中的應(yīng)用東南大學(xué)電氣工程系曹然高亮蔣平唐國慶（南京210096）

1引言應(yīng)用電力電子技術(shù)抑制諧波，以改善電能質(zhì)量的新技術(shù)——電力有源濾波器（ActivePowerFilter）已成為近年來電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域中新的熱點。國際上以抑制諧波電流為目的的并聯(lián)型電力有源濾波器應(yīng)用居多，而隨著電壓敏感性負(fù)載不斷增多，以電壓畸變治理為主的串聯(lián)型有源濾波器，正顯示著越來越大的利用價值。同時，它又是進一步研究綜合電能質(zhì)量補償器的前提條件，因此，對串聯(lián)型有源濾波器進行研究有著重大的意義。在串聯(lián)型有源濾波器的研制過程中，我們采用了美國德州儀器公司（TI）的TMS320F240數(shù)字信號處理器（DigitalSignalProcessor），極大地方便了軟硬件的開發(fā)，加快了研制的進程。TMS320F240具有下述特點【2】【3】：（1）50ns的指令周期，在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法；（2）大容量的片內(nèi)存儲器：包含544字×16位的片內(nèi)數(shù)據(jù)/程序雙口（DualAccess）RAM，16k字×16位的片內(nèi)FlashEEPRO，共計224k字×16位存儲器地址范圍（64k數(shù)據(jù)，64k程序和I/O以及32k全局存儲器空間）；（3）事件管理模塊：12路比較/脈沖寬度調(diào)制（PWM）通道，3個16位通用定時器，3個死區(qū)控制的16位全比較單元，4個捕獲單元；（4）雙10位A/D轉(zhuǎn)換模塊；（5）基于鎖相環(huán)（PLL）的時鐘模塊；（6）看門狗定時器模塊（具有實時中斷功能）；（7）6個外部中斷（電源驅(qū)動保護、復(fù)位、NMI及3種可屏蔽中斷）。充分使用TMS320F240DSP芯片構(gòu)成的實用系統(tǒng)，具有擴充的外圍電路少、控制電路簡單、控制手段靈活、易調(diào)試和易維護等很多特點。2以DSP為核心的硬件結(jié)構(gòu)處串聯(lián)僅型電屢力有絨源濾射波器額主電蜘路由鑰串聯(lián)垮電路辟和并液聯(lián)電散路組替成，風(fēng)結(jié)構(gòu)再如圖罪1所癢示。嗓鍋圖1著串聯(lián)羨型電糧力有蠟源濾恢波器尊主電碧路閑圖2寫以D粗SP攻為核山心的拍控制繭結(jié)構(gòu)英框圖絕廁串聯(lián)狡電路彎功能偶是：泰檢測雜電網(wǎng)設(shè)畸變亭電壓愛，分境離出菜需要汽補償興的電造壓并壇產(chǎn)生涼控制笨信號搏，生幸成補攔償電停壓注欺入電魂網(wǎng)，最實現(xiàn)酒電壓濾補償勻的功驚能。氣并聯(lián)膀電路費功能粉是：踩檢測收有源句濾波閱器輸及入電目流，碰生成或電流想控制羊信號免，從駛而維桃持電評容電拾壓恒羽定和吳保證狐設(shè)備風(fēng)功率惰因數(shù)踢。同葵時，叉作為挎一個偉實用類裝置遺，還織必須獄實現(xiàn)戶相應(yīng)雪的投源入、奮切除言手段晉和故留障情等況下榮的保互護手款段。菜獲控制雄電路競以D語SP剛為核選心，虎其結(jié)扛構(gòu)框泛圖如駁圖2腔所示艇。椒電網(wǎng)您電壓滾、電殘流經(jīng)傘過傳妖感器文后變支成＋購5V支～－犁5V甲的弱博電信按號,耀經(jīng)過內(nèi)調(diào)理絕電路示后變堅成0狹～5患V的運信號狂,其辣中從尊電壓集互感燭器來味的A先相電稅壓信勤號經(jīng)業(yè)帶通蟲濾波具后送陡入鎖伏相分潤頻模憶塊,壓產(chǎn)生苗采樣滾保持畜分頻旅窄脈欄沖信償號來沉控制較保持素電路子,使皇之每濾個工駛頻周畫期保應(yīng)持指豪定點枝。而嗓分頻怠窄脈音沖經(jīng)張過處癥理電題路的誼處理個后作賤為D駝SP稈內(nèi)部敗A/義D的亡起動濃信號研使用段。伶主電刻路的貫控制王采用太兩片瓣TM混S3唇20裂F2禿40慕。一館片作秧為主登DS厘P，燈除負(fù)道責(zé)并中聯(lián)整略流控窄制（你產(chǎn)生剖并聯(lián)工側(cè)整匙流及格輸入拴電流第控制燈PW芒M信慚號驅(qū)殃動并途聯(lián)側(cè)放主電必路）減外，肯還承瞎擔(dān)整差套裝立置的拳協(xié)調(diào)快工作蜘，包歡括投冰入切逆除算獻法控蝴制，邀故障背保護渣控制深及故帥障檢忍測功劃能。漁它的翻輸出懼信號兔一部語分用機于控涼制驅(qū)岡動模餃塊以鐮得到駐恒定擋的直烈流電捏容電饞壓，饅另一飛部分恥控制加主電弓路繼喘電器千。而高另一寄片作叢為從臣DS捉P，昂用于墳串聯(lián)涼側(cè)的清電壓濾補償世PW蹦M控堵制信壘號的冶產(chǎn)生餐，T蘭MS走32宴0F仔24敲0將愉電壓膊電流臭采樣覆信號洪經(jīng)過柜DS職P檢映測算拜法運膨算后貨生成厭補償陜信號眉，補互償信凱號通益過T碼MS際32亞0F擠24曾0內(nèi)帖部P未WM格控制汁模塊份產(chǎn)生倡PW秒M控扔制信儀號送忽給驅(qū)瘦動模駝塊，湯經(jīng)由棉驅(qū)動柳模塊葬驅(qū)動榴主電宵路生頃成補生償電都壓注住入電而網(wǎng)。挨嚷3D敵SP堵軟件粗的設(shè)脊計鄭DS潛P完右成了塵AP迫F系獄統(tǒng)中朗的絕披大多稻數(shù)功尺能，臺為了膜完成蘆這些叮功能仙，除藥用到處TM速S3次20蝦F2濕40居的核犬心部顆分外艙，還金充分哭應(yīng)用含了F艷24宜0片偏內(nèi)的挎許多洋外圍鎮(zhèn)模塊扶，如崇A/祥D模重塊，矮事件催處理插模塊萍和外撲部中漆斷功翁能。賓整個驕算法多由并腔聯(lián)側(cè)系與串餃聯(lián)側(cè)伯算法閑構(gòu)成啦。怒3．嶄1并外聯(lián)側(cè)恰DS褲P軟爺件算手法碧（1啦）整水體軟交件流捏程因并聯(lián)泳側(cè)D觸SP欠除完脈成并洽聯(lián)整淹流算于法外氏，還松需要純完成量AP井F設(shè)孔備的緞投入響和切下除算們法，唉故障醫(yī)檢測枯和故請障控拘制算錢法。貓圖3機是并倍聯(lián)側(cè)擾DS廟P軟初件算距法的牢流程幕圖。畜野如圖鬼3所固示，賊當(dāng)D緞SP爹起動涉后首傭先進備行設(shè)叔備初渡始化駐操作肥，結(jié)炎束后菠進行詞設(shè)備險投入述電網(wǎng)歇操作區(qū)，然株后D岔SP典空閑負(fù)，等堡待中漁斷的鋼發(fā)生惜，一崇旦中繁斷出章現(xiàn)，顆運行汽相應(yīng)材的中提斷處邁理程將序，摘處理梨完成堵后D倡SP另空閑背等待夜另一噸個中委斷的避發(fā)生示。A射/D騙變換蒜，控姥制算爭法和罵PW槽M產(chǎn)冒生等剖一系暗列過瘋程都統(tǒng)在外勁部中狂斷X頃IN蒙T3液中斷電服務(wù)黑程序供中完背成。表刺在設(shè)棗備初笨始化聯(lián)過程掘中，刪完成組對故全障檢事測中歇斷設(shè)刺置、訂DS至P的曠PL顯L鎖循相時允鐘模婚塊設(shè)訪置，奉外部綿中斷罩XI歲NT童2和懲XI優(yōu)NT推3的音初始倍化設(shè)濕置和酬P(guān)W統(tǒng)M的搞比較答方式技、輸數(shù)出方蒙式和匆死區(qū)巷設(shè)置斃等功肺能，叨最后填進行謠繼電凱器控擠制狀搶態(tài)設(shè)鳴置，佩用于銷控制破繼電鬼器動防作和午接收厲繼電院器當(dāng)否前狀換態(tài)的愚I/軌O口零和外堡部I財/O那空間悠。燈（2蛋）中準(zhǔn)斷服衰務(wù)的決設(shè)計兵厲圖3拘并聯(lián)顛側(cè)D營SP洋軟件航算法孔的流桑程圖塌慢并聯(lián)傍側(cè)的紹中斷簡服務(wù)屆子程框序是逗軟件余算法琴的最餡主要徹的組拳成部性分,徑控制株算法佩的實酸現(xiàn)、娘故障粘的檢嚼測和齡保護固等主裙要算乖法都產(chǎn)通過鋪中斷參服務(wù)叮子程撈序來俱實現(xiàn)高。并忌聯(lián)側(cè)老中斷壘服務(wù)厭子程很序有恢3個鋒：X奴IN斤T2省中斷泳、X代IN故T3適中斷臂、P抖DP蜓IN陷T（熟功率居驅(qū)動仁保護水中斷蘿）。卷燃XI節(jié)NT壩3中售斷處洽理程醋序的抽作用箭是對峽并聯(lián)觸側(cè)的錫輸入全電流搜進行綱處理松，并擇執(zhí)行桿相應(yīng)芒的控請制算詞法，府以取撈得相欣應(yīng)的損電壓番補償棵信號韻，作涼為P因WM淋控制膜信號州產(chǎn)生擱的輸行入。診最終介通過獄PW紡M控校制主守電路彎IG日BT差有規(guī)冬律的句開關(guān)撤動作儉，以梯維持白直流戚電容忙電壓煤的恒腸定。嚼XI藏NT床2中發(fā)斷服臉務(wù)在瓦A相寺電壓師過零渡時響躁應(yīng)，川通過鞭XI衡NT圣2中龜斷和口XI始NT太3中視斷聯(lián)扎合完竭成控評制算斧法中隔的同香步邏局輯。攜故障謹(jǐn)中斷見的作胃用是吐當(dāng)系寇統(tǒng)發(fā)弊生中仿斷時躲，檢型測各阿故障顯線的惱故障餡信號犧以判圾斷發(fā)鵝生的宜故障佳類型原，并廢采取賭相應(yīng)炎的保癢護措撈施。謝巷3．費2串拾聯(lián)側(cè)潛DS叫P軟塊件算儲法仆串聯(lián)計側(cè)僅膽完成舅補償葛電壓惑控制伍信號恥的生石成，恐僅需根要X驅(qū)IN典T2市、X員IN譜T3拍中斷州服務(wù)體子程水序，陳并在圓XI店NT蹈3的距中斷羊服務(wù)叮程序柱中采叛用相扮應(yīng)的病電壓瞎補償停PW聞M控耳制策笨略。喘朵4結(jié)典語火在串叼聯(lián)型餃有源宮濾波拿器中廁采用斯數(shù)字雖信號蹤處理位器