第44卷第7期2010年7月

电力电子技术

PowerElectronics

Vol.44，No.7July2010

基于双DSP的有源电力滤波器全数字控制器设计

刘

彬1，姜宪明2，冬

雷2，杨

耕1

（1.清华大学，北京100084；2.北京理工大学，北京100081）

摘要：由于要求有源电力滤波器（简称APF）具有响应快、精度高的特点，通常其控制器的部分功ActivePowerFilter，

能采用模拟电路完成，但这使得APF的多功能化和智能化难以实现。设计了一种采用两片高速数字信号处理DSP芯片TMS320F28335的全数字APF控制器。叙述了控制器的核心硬件结构、软件的设计要点等，对双芯片的特殊问题、如同步通讯、功能优化等问题进行了分析。最后，基于该全数字控制器的APF系统进行了补偿典型谐波负载实验，实验结果验证了该控制器的有效性。

关键词：有源电力滤波器；控制器；数字信号处理器中图分类号：TN713

文献标识码：A

文章编号：1000-100X（2010）07-0025-03

ControllerDesignofActivePowerFilterBasedonDoubleDSP

LIUBin1，JIANGXian-ming2，DONGLei2，YANGGeng1

（1.TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；2.BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China）

，Abstract：Withthedemandsoffastresponseandhighaccuracyontheactivepowerfilter（APF）analogcircuitsareoften

usedtoimplementpartofthecontrolfunctions，butthismakesitdifficulttorealizetheversatilityandintelligenceoftheAPF.ThispaperdesignsadigitalcontrollerusedforAPFbasedondualhighspeeddigitalsignalprocessorsTMS320F28335.Thehardwarearchitectureofthecontrollerandthekeypointsofthesoftwaredesignarepresented.Somespecialissuesof

suchascommunicationsynchronizationandfunctionoptimizationetc.arealsoanalyzed.Finally，atypicalhar-dualchips，

monicloadcompensationexperimentiscarriedoutbasedonthedigitalcontroller.Theresultsverifytheeffectivenessofthecontroller.

Keywords：activepowerfilter；controller；digitalsignalprocessor

1引言2

2.1

控制器设计

以双F28335为核心的控制系统

有源电力滤波器（简称APF）ActivePowerFilter，

的控制器主要实现谐波电流检测，电流及电压控制算法，正、负序电压分解以及PWM指令输出等功能[1-2]。与以往APF采用模拟电路设计的控制系统相比，全数字APF控制器利用程序完成以上所有功能，具有程序修改方便、系统可靠性强且易于调试等优点，但同时意味着系统需要进行大量的控制和逻辑运算。此外，APF对于实时性要求较高，如对开关频率为

一般要求它完成上述算法的时10kHz的功率单元，

间低于100μs，为此需要选用高性能的DSP作为控制器的主控芯片。

鉴于采用具有高处理速度的浮点型DSP芯片

以下简称F28335）无法在系统规定TMS320F28335（

的时间内完成以上算法，为了实现APF的全数字化，这里的全数字APF控制器选用两片F28335。叙述了控制器设计中的要点，给出了由该控制器组成的APF样机上进行的实验，实验结果证明了该控制器的合理性和有效性。

定稿日期：2009-12-23作者简介：刘

彬（1987-），男，江苏沭阳人，硕士，研究方向

为电力电子与运动控制。

以精简指令集（微F28335资源情况如下：RISC）

处理器C28x为内核的32位CPU，具有8级流水

支持IEEE-754单精线，系统最高频率达150MHz；

度32位浮点运算；片上集成有256K×16的FLASH，

以34K×16的高速静态RAM，1K×16的OTPROM，

包含6个及8K×16带有数学运算表的BootROM；

可实现6对12路PWM输出；同时集16位定时器，

成了2通道CAN2.0B总线接口，3路带有16级FIFO的全双工异步串口，3通道I2C总线接口，1通道SPI接口。

根据全数字APF系统的设计要求，控制器主要分为处理器、数据采样、硬件保护、数据输出、通信等功能模块，其原理图如图1所示。

两片F28335之间通过双口RAM（以IDT70V27，下简称D-RAM）进行数据交换。在功能上，F28335A实现部分A/D采样，各种保护，与触摸屏通信，部分谐波计算，直流侧电压控制及PWM输出；F28335B实现部分A/D采样，部分谐波计算及与上位机通信。数据采样模块包括片外A/D和片上A/D两部分，前者采用8通道并行数据采样芯片MAX1308，以实现对负载电流、APF直流侧母线电压和APF输

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