基于DSP-FPGA的APF的硬件设计
2020年电子技术应用第5期
宋连庆，万 卓，韦新磊，权 策，马存乐
西安工程大学 电子信息学院，陕西 西安710048
摘要： 基于NPC三电平拓扑结构的APF有效提升了开关管的耐压能力，先通过MATLAB仿真得出三电平APF有源滤波器在谐波电流补偿上具有比较良好的补偿特性。针对仿真得出的结论，基于双核DSP28377D与EP3C40Q240C8N的主控样机，在进行保护电路的设计后，在APF有源滤波器的硬件电路上进行采样测试、驱动测试、直流侧充电测试以及带纯阻性电感负载的逆变侧测试。通过硬件电路的测试得知基于DSP-FPGA的APF有源滤波器设计可以满足实验进行的谐波电流补偿的条件。
中图分类号： TN713
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191059
中文引用格式： 宋连庆，万卓，韦新磊，等. 基于DSP-FPGA的APF的硬件设计[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191059
中文引用格式： 宋连庆，万卓，韦新磊，等. 基于DSP-FPGA的APF的硬件设计[J].电子技术应用，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
现如今，电力电子技术的发展很快，使得它在各个行业的应用非常广泛[1]。电力系统存在非纯阻性负载，无源滤波器利用谐振原理来消除特定次谐波频率，灵活性比较差[2]。国内外学者以及众多公司针对并联型APF做了不少研究与应用开发，1977年，一名德国专家首次提出了三电平逆变器拓扑结构[3]，利用两个辅助开关来平衡每个桥臂的中点电压平衡。之后，1983年的IEEE工业年会当中，NABAE A专家首次提出NPC三电平逆变器的概念[4]，用箝位二极管代替了之前的辅助开关，明显降低了开关管的损耗，提升了开关管的耐压。工业化的快速发展、用电负荷的提升、大功率以及高电压的谐波源负载使得高压大容量APF有源滤波器的研究将成为热点问题之一[5]。本文利用MATLAB进行仿真，可以得知NPC型三电平APF具有不错的动态补偿特性。APF有源滤波器产品在硬件电路板上分为阻抗板、主控板、驱动板。三电平变流器可分为五部分：直流母线电容、吸收电容、充电电阻、IGBT和LCL滤波器[6]。高精度的电流检测装置在有源电力滤波器上有重要作用[7]，开发APF有源滤波器除了要对谐波电流的算法设计以外，还需要提前对硬件电路的设计进行测试，表明各模块已经具备谐波补偿测试的要求。
论文详细内容请下载http://www.chinaaet.com/resource/share/2000002796
作者信息:
宋连庆，万 卓，韦新磊，权 策，马存乐
(西安工程大学 电子信息学院，陕西 西安710048)
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