基于DSP有源电力滤波器的实现

摘要：为了将自抗扰控制算法应用于有源电力滤波器，研究了基于DSll04控制板的并联型有源电力滤波器 的硬件设计和控制算法实现问题。选定智能功率模块(1PM)为有源电力滤波器的主电路之后，给出了系统硬件的总体结构和布局。采用DSll04控制板，可以直接利用MATLAB/Simulink软件，设计系统的自抗扰控制框图，并能将控制框图自动转换成源代码，下载到DSP中运行，实现系统的自抗扰控制。实验结果验证了硬件实现方式的正确性，并且由于DSll04的卓越性能和友好的工作界面，可以简化系统的实现、降低设计成本。

　　1)需要5 V，2.5 A/-12 V，0.2 A/12 V，0.3 A电源和1个32位5V的PCI插槽，功耗为18.5W。

　　2)主处理器采用MPC8240，PowerPC 630e芯片，计算主频高达250MHz，64位浮点运算，具有32k.的高速缓存。

　　3)1个32位递减计数的高速采样时钟，4个32位的通用时钟，64位的计时器。

　　4)32 MSDRAM，8 M闪存。

　　5)有多种中断方式，如计数器中断、串口中断、从DSP中断、ADC中断和4个外部输入中断等。

　　6)多路复用的4个16位的ADC，输入电压范围为±10 V，采样时间可达2μs，>80 dB的信噪比：4个12位的ADC通道.输入电压范围为±10V，采样时间可达2ns，>65 dB的信噪比。

　　7)8通道16位模拟输出，输出电压范围土10V。

　　8)20位的数字I/O口，输出电流±5 mA，一个串口输出。

　　ADRC算法可以解决一类不确定性对象的控制问题，具有很强的鲁棒性和适应性，但其内部包含有复杂的非线性函数，其中的计算复杂。采用基于DSll04设计的控制器，能够将算法集成在MATLAB的Simulink中，应用S-Function对其中的主要构成部分进行编程处理，能够实现控制算法的可视化，不需要对源代码进行修改，可以大大缩减装置的开发周期和难度。

　　4 结论

　　本文介绍了基于DSP的有源电力滤波器实验系统的设计过程，详细对系统的3个主要组成部分进行了说明，由于DSP给出的控制信号是数字式的，没有模拟信号，故该系统是一个全数字控制系统。与普通的DSP相比;DSll04R&DControlBoard具有更高的运算速度和更好的性能，能够实现象ADRC之类的复杂算法。同时，在软件实现上，DSll04具有与MATLAB/Simulink的接口，能够自动将Simulink的控制框图生成DSP使用的代码，还具有对系统各种状态的实时检测功能和友好的图形化界面，能够只通过软件的修改实现不同的控制策略。DSll04本身具有良好的性能价格比，无论在实际应用和研究开发中，都将会有广阔的应用前景。