《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于DSP-FPGA的APF的硬件設(shè)計(jì)
2020年電子技術(shù)應(yīng)用第5期
宋連慶，萬(wàn) 卓，韋新磊，權(quán) 策，馬存樂(lè)
西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院，陜西 西安710048
摘要： 基于NPC三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的APF有效提升了開(kāi)關(guān)管的耐壓能力，先通過(guò)MATLAB仿真得出三電平APF有源濾波器在諧波電流補(bǔ)償上具有比較良好的補(bǔ)償特性。針對(duì)仿真得出的結(jié)論，基于雙核DSP28377D與EP3C40Q240C8N的主控樣機(jī)，在進(jìn)行保護(hù)電路的設(shè)計(jì)后，在APF有源濾波器的硬件電路上進(jìn)行采樣測(cè)試、驅(qū)動(dòng)測(cè)試、直流側(cè)充電測(cè)試以及帶純阻性電感負(fù)載的逆變側(cè)測(cè)試。通過(guò)硬件電路的測(cè)試得知基于DSP-FPGA的APF有源濾波器設(shè)計(jì)可以滿足實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的諧波電流補(bǔ)償?shù)臈l件。
中圖分類號(hào)： TN713
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191059
中文引用格式： 宋連慶，萬(wàn)卓，韋新磊，等. 基于DSP-FPGA的APF的硬件設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(5)：74-78.
英文引用格式： Song Lianqing，Wan Zhuo，Wei Xinlei，et al. Hardware design of APF based on DSP-FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(5)：74-78.
Hardware design of APF based on DSP-FPGA
Song Lianqing，Wan Zhuo，Wei Xinlei，Quan Ce，Ma Cunle
Telecommunications College，Xi′an Polytechnic University，Xi′an 710048，China
Abstract： APF based on NPC three-level topology structure can effectively improve the voltage withstand capacity of the switch. Firstly, through MATLAB simulation, it is concluded that three-level APF active filter has relatively good compensation characteristics in terms of harmonic current compensation.According to the conclusion of the simulation, based on the main control prototype of dual-core DSP28377D and EP3C40Q240C8N, after the design of the protection circuit, the hardware circuit of APF active filter is tested by sampling, drive test, DC side charge test and inverter side test with pure resistance inductance load.The test of hardware circuit shows that APF active filter design based on DSP-FPGA can satisfy the condition of harmonic current compensation.
Key words : three level topology；MATLAB；active filter；harmonic current compensation

0 引言

    現(xiàn)如今，電力電子技術(shù)的發(fā)展很快，使得它在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛[1]。電力系統(tǒng)存在非純阻性負(fù)載，無(wú)源濾波器利用諧振原理來(lái)消除特定次諧波頻率，靈活性比較差[2]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者以及眾多公司針對(duì)并聯(lián)型APF做了不少研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)，1977年，一名德國(guó)專家首次提出了三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[3]，利用兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)來(lái)平衡每個(gè)橋臂的中點(diǎn)電壓平衡。之后，1983年的IEEE工業(yè)年會(huì)當(dāng)中，NABAE A專家首次提出NPC三電平逆變器的概念[4]，用箝位二極管代替了之前的輔助開(kāi)關(guān)，明顯降低了開(kāi)關(guān)管的損耗，提升了開(kāi)關(guān)管的耐壓。工業(yè)化的快速發(fā)展、用電負(fù)荷的提升、大功率以及高電壓的諧波源負(fù)載使得高壓大容量APF有源濾波器的研究將成為熱點(diǎn)問(wèn)題之一[5]。本文利用MATLAB進(jìn)行仿真，可以得知NPC型三電平APF具有不錯(cuò)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償特性。APF有源濾波器產(chǎn)品在硬件電路板上分為阻抗板、主控板、驅(qū)動(dòng)板。三電平變流器可分為五部分：直流母線電容、吸收電容、充電電阻、IGBT和LCL濾波器[6]。高精度的電流檢測(cè)裝置在有源電力濾波器上有重要作用[7]，開(kāi)發(fā)APF有源濾波器除了要對(duì)諧波電流的算法設(shè)計(jì)以外，還需要提前對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試，表明各模塊已經(jīng)具備諧波補(bǔ)償測(cè)試的要求。




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作者信息:

宋連慶，萬(wàn)  卓，韋新磊，權(quán)  策，馬存樂(lè)

(西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院，陜西 西安710048)

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