基于DSP-FPGA的APF的硬件設計
2020年電子技術應用第5期
宋連慶，萬 卓，韋新磊，權 策，馬存樂
西安工程大學 電子信息學院，陜西 西安710048
摘要： 基于NPC三電平拓撲結構的APF有效提升了開關管的耐壓能力，先通過MATLAB仿真得出三電平APF有源濾波器在諧波電流補償上具有比較良好的補償特性。針對仿真得出的結論，基于雙核DSP28377D與EP3C40Q240C8N的主控樣機，在進行保護電路的設計后，在APF有源濾波器的硬件電路上進行采樣測試、驅動測試、直流側充電測試以及帶純阻性電感負載的逆變側測試。通過硬件電路的測試得知基于DSP-FPGA的APF有源濾波器設計可以滿足實驗進行的諧波電流補償的條件。
中圖分類號： TN713
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191059
中文引用格式： 宋連慶，萬卓，韋新磊，等. 基于DSP-FPGA的APF的硬件設計[J].電子技術應用，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.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191059
中文引用格式： 宋連慶，萬卓，韋新磊，等. 基于DSP-FPGA的APF的硬件設計[J].電子技術應用，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
現如今，電力電子技術的發展很快，使得它在各個行業的應用非常廣泛[1]。電力系統存在非純阻性負載，無源濾波器利用諧振原理來消除特定次諧波頻率，靈活性比較差[2]。國內外學者以及眾多公司針對并聯型APF做了不少研究與應用開發，1977年，一名德國專家首次提出了三電平逆變器拓撲結構[3]，利用兩個輔助開關來平衡每個橋臂的中點電壓平衡。之后，1983年的IEEE工業年會當中，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關，明顯降低了開關管的損耗，提升了開關管的耐壓。工業化的快速發展、用電負荷的提升、大功率以及高電壓的諧波源負載使得高壓大容量APF有源濾波器的研究將成為熱點問題之一[5]。本文利用MATLAB進行仿真，可以得知NPC型三電平APF具有不錯的動態補償特性。APF有源濾波器產品在硬件電路板上分為阻抗板、主控板、驅動板。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]。高精度的電流檢測裝置在有源電力濾波器上有重要作用[7]，開發APF有源濾波器除了要對諧波電流的算法設計以外，還需要提前對硬件電路的設計進行測試，表明各模塊已經具備諧波補償測試的要求。
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作者信息:
宋連慶，萬 卓，韋新磊，權 策，馬存樂
(西安工程大學 電子信息學院，陜西 西安710048)
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