随着电力电子技术和自动化技术的推广,有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的研究不断取得新的突破。如何研制出稳定、实用、高性能和低成本的滤波装置已成为众多研发人员的共同目标。本文针对目前广东省电力市场的现状,提出了一种基于DSP控制系统和IPM模块的并联型APF(Shunt APF,SAPF)方案。该SAPF方案具有结构紧凑、高动态和低成本的特点。根据该方案研制的样机已通过广东省科学技术厅的科技成果鉴定,现正在生产厂家进行挂网试验。 本文简单介绍了SAPF的工作原理、系统结构,详细阐述了主电路的设计方法。根据相关文献,归纳总结了目前出现的谐波检测和系统控制的各种方法。本文重点阐述了基于d-q坐标变换的改进型谐波检测方法和基于数字PI的电压外置渐变式控制策略,并对参考电压渐变的控制效果给予了详细说明。该谐波检测方法可以在系统电压畸变和不对称的情况下准确检测出负载电流中所含的谐波和无功电流,且可有效缩短软件计算时间。基于数字PI的电压外置渐变式控制策略可以保证变流器直流侧电压在启动时刻平缓变化,此外还可保证系统对负载变化做出快速响应。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。 为验证上述方案的可行性,本文完成了一台容量为100KVA的SAPF实验系统。主电路采用型号为7MBP150RA120的IPM模块作为变流器。控制电路采用ADMC401和80C196KC双CPU组成控制系统。其中,DSP芯片ADMC401完成模拟信号采样、指令电流计算、PI调节控制和PWM驱动信号的产生等工作。80C196KC则主要完成键盘控制、显示输出、数据保存和信号传送等功能。控制系统的采样电路和驱动电路在论文中也有详细介绍。软件设计分别采用各CPU的汇编语言完成。 实验结果验证了上述硬件电路和控制算法的有效性,为SAPF的挂网试运行打下了坚实的基础。