【《以TSM320F2812DSP为核心处理芯片设计的有源电力滤波器的方案设计案例》4000字】

以TSM320F2812DSP为核心处理芯片设计的有源电力滤波器的方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u16443以TSM320F2812DSP为核心处理芯片设计的有源电力滤波器的方案设计案例 1316301.1有源电力滤波器的主控制电路的设计 2211231.2信号采样及调理电路 2126771.2.1电压信号同步及锁相倍频电路 3114701.2.2电流信号采样调理电路 4261671.2.3主电路直流侧电容电压采样电路 570771.2.4驱使动作电路的设计 5276611.3主电路的设计 5101551.1.1主电路的容量的设计 5126681.1.3进线电感值的确定 6216261.1.4开关器件的选取 717631.1.5直流侧电压的控制 7182901.4系统软件设计 7165301.5小结 9这个设计方案的最主要也是最重要的模板就是属于并联电压式的有源功率滤波器，以TMS320F2813DSP为系统软件的控制中心，把观测监察以及向好的方向处理的计算方法选为ip-iq方法，把空间向量作为自己根基的无差拍控制，在实际意义上需要进行的操作无非就是对用来补充谐波源产生的电流进行跟踪控制的一种优化算法，设计了一套并联的有源电力滤波器设备，其体积容量为10KVA。其系统架构如下图3图3-1并联电压型有源电力系统结构有源电力滤波器需要设计的模块如下：(1)控制电路的设计及选型。(2)信号采样和调理。其中，关键作用包括调节四通道输入电流信号的采样信息和调节两通道工作的信号。因为控制系统软件主要使用三相\t"/item/%E4%B8%89%E7%9B%B8%E4%B8%89%E7%BA%BF%E5%88%B6/_blank"交流发电机的三个\t"/item/%E4%B8%89%E7%9B%B8%E4%B8%89%E7%BA%BF%E5%88%B6/_blank"定子绕组的末端联结在一起，从三个绕组的始端引出三根火线向外供电、没有中线的\t"/item/%E4%B8%89%E7%9B%B8%E4%B8%89%E7%BA%BF%E5%88%B6/_blank"三相制的链接线路的方法，这样您就只需记录第三相负荷信号可以根据测量方法被完全测量和获得。(3)设计的主要部分即主控制电路：此处包括主控制电路的DC侧的C,主控制电路IGBT模块的选择与交流侧储能电感的设计和直流侧的输出电压控制。(4)根据集成的IC：TMS320F2812DSP的软件开发来选择系统软件。系统软件设计方案的基本内容主要包括通过SVPWM信号控制方法和直流侧的指令工作电压的PI控制引起的指令电流和六通道PWM信号的输出。1.1有源电力滤波器的主控制电路的设计控制系统本身是数字功率放电滤波器设计的关键。控制系统的主要优势取决于其实用性和高效率。单片机也是所有控制系统的管理中心。因此，当采用这种集成的IC法规时，它必须能够实现实用时间，高效率和相对较低成本的特性。图3-2控制系统原理图在本文的主题研究中使用的主要控制集成IC是TMS320F2812。F2812基于指定的DSP控制集成IC，具有英国TI的出色性能。它主要用于电机等电子设备的工业生产中。在此过程的控制级别上，主输出功率达到150MHz，并且选择了性能卓越的32位系统CPU，并且嵌入了两个8安全通道12位ADC控制控制面板，这种面板可以对不同类型的样本物理上的面板进行自主地选择。这个面板本身就设有两个管理突发事件的面板,即模块事件EVA和模块EVB。1.2信号采样及调理电路以瞬时无功负荷理论为自身根基的ip-iq算法是我的这篇文章使用的用来对电路产生的谐波进行观察监测的方法，因此我的这篇论文的设计方案的采样电路包括对电网中流过的电流信号的手机和对电流进行调正的电路，以及相同的电压信号和内存超频电路及其直流侧输入电压1.2.1电压信号同步及锁相倍频电路电压信号同步电路的重要技术组成电路是根据传输数据和计算结果，在系统软件中更好地获得与A相正弦电压相同频率的波形电压信号，便于完成对ip-i图3-3电压信号同步过零检测电路A相的键入电压首先会被元器件转换成小信号，这个元器件就是霍尔元件，接着这个信号就会被一个叫做电压比较器的元器件吸收，这个器件的型号是LM339，就可以取得两种不同符号的15V电压信号。然后通过光电耦合器TLP521进行端接保护和驱动器，以从中获得1.3V或0V的单脉冲信号，并将其作为正弦报告的校准信号发送到DSP内的外部校准端接引脚。图3-4同步过零检测电路的效果图F2812的内部软件内置了16个安全的程序流A/D通道。A/D通用采样软件的实际操作分为三个关键点：第一是内置软件可以立即正常运行；第二是内置事件管理器可以立即正常运行。外部事件信号接收器获得事件激活信号。该自动控制系统的关键结构设计是选择外部工作电压可以开启同步信号运行的工作模式，以及送至过零检测电源电路后内部工作电压信号引起的50Hz波形同步信号后立即锁相。在频率电源电路中，此时，它将自动创建一个与波形信号相同的运行信号。该信号用作频率为256倍的A/D运行信号。受电路保护后，它将输入到DSP外部信号终端中断引脚。图3-5锁相倍频电路将过零信号测试电源电路输出的直流单脉冲输出信号发送到前一个CD40406的PCA引脚，然后执行锁相，然后将VCOUT引脚的输出单脉冲信号发送到CLK引脚，CD4040用于开发8分频后，Q8引脚输出256倍的直流单脉冲输出信号，然后根据反馈电路返回后完成锁相。1.2.2电流信号采样调理电路在执行设计方案的整个过程中，该采集系统通常必须对四个负载产生的四个不同的信号进行必要的收取。电流采样和调节电路首先将位于电网侧的电流信号转换为小信号电流，经过该电路的正常运转之后，最后我们可以立即获得0-1.3V的电压信号，并反馈DSP的电压信号。图3-6电流信号采样调理电路电网中的电流经过以上电路的加工处理之后，最后将输送出来以被我们检测的电压保持在0-1.3V的阈值之间。1.2.3主电路直流侧电容电压采样电路当数字电源滤波器可以正常工作时，关键是每个人都必须注意保持主电源电路的直流侧电容器电压稳定。因此，必须通过一种选定的方法来解决直流侧电容器的输出电压，以便能够进行合理的操作。采样和调整电路的结构如图3-7所示。根据两个输出阻抗的分压电路，直流侧的电容器电压将大电压信号转换为0-3V的中小输出电压信号。图3-7直流侧电容电压采样电路1.2.4驱使动作电路的设计核心处理芯片上产生的脉冲宽度调制信号如果想要把他施加在控制开关元器件上，必须对其进行隔离和一些必要的加工处理，这一过程需要在控制驱使运动电路中才可以实现，只有这样才可以满足我们这篇论文的设计要求。图3-8主电路驱动电路1.3主电路的设计1.1.1主电路的容量的设计主电路容量SASA该方案中交流电网的主要参考数据为220V/50Hz，用于进行对谐波电流进行补充的电流约为12A。因此，图中APF的容量约为10KVA。当APF只被用来补偿谐波时，就有了IC=ILh，当我们必须用于补偿的谐波电流源是三相桥式全控电子整流器时，就有ILh当APF一起补偿谐波信号和无功功率时，则：IC此时SA与SSA根据上述统计分析方法的结果，可以发现，当额外补偿谐波和无功负载时，数字有源滤波器的负载容量要比独立执行谐波补偿时的容量高，并且容量的大小也与电子整流器的αmax大小相关1.1.2主电路的直流侧电容的设计对于直流侧电容器的选择，首先要考虑的是APF的体积和设计成本，并且电容器的选择不能太大。在标准的基础上，还应规定，电容器的容量应限制在直流侧电压波动的阈值范围内。在APF的主控制回路正常运行期间的电源开关工作周期中，直流侧的电容器可以再次处于所有正常电池充电的运行状态。CDC电源电路的最大功率损耗值Pmax约占APF容量的5％。DC侧电容器的电压的最大波动值为∆UDCmax，并且最大值限制为5V，UDC这是DC侧电容器的电压的给定值。根据该方法的设计方案，它们的给定值为750V。对于电压循环系统的最大调整时间tmax来讲，约为1.C≥最后确定我的这篇论文的需要选择的电容大小应该选为600μＦ1.1.3进线电感值的确定对于交流侧电感来说，电感L的值与补偿电流icL=4UC为主电路DC侧的电容电压值。ηη=用于命令输出电流的数据信号的最大值icmax∗约为18A。主电路电源开关工作周期为tc，本项目设计方案的主电路电源开关频率控制为12.8K，tc约为78ns。λ的值是通过仿真获得的。当值为0.3-0.4时，补偿的实际效果最佳。而当λ是取在0.4时，我们照葫芦画瓢进而求出1.1.4开关器件的选取直流侧电容器的电压为750V，正是由于这一原因用于补偿谐波源产生的谐波电流的补充电流不容易超过20A。电源开关频率为12.8KHz。根据上述标准，设计方案选择了日本制造的三菱PM50RLA-20智能电源模块作为所有系统软件主电路的关键。电源模块选择了基于绝缘层的钢板的加工技术，并配备了改进的栅极驱动器和维护电路。这一产品具备了以下许多种的优点：内置的门级光耦合器电路系统软件具有内置的安全控制回路，例如短路故障过流保护，温度保护和驱动器工作电压欠压。使用第五代功率IGBT核心管心。1.1.5直流侧电压的控制为了更好，更合理地提高直流侧工作电压的稳定性，此自动控制系统中使用的关键控制系统是PI的DC控制。由于所选的数字电源滤波器处于特定的工作状态，因此不可避免地会损失每个组件的动态能量。因此，在主电路的整个操作过程中，在直流侧和交流交流侧之间会有一定量的动能交换，这可能导致直流侧电压波动。为了更好地使直流侧电容器电压平稳地存储在给定的数据信息值附近，其中两个给定的数据信息值Ucr之间的差异与精确测量以获取数据信息值U图3-9包括PI在内的检测电路1.4系统软件设计系统的基础软件设计工作主要由完成系统软件初始化和系统中断处理两个主要环节共同组成。在这个设计中的外面的中断信号含有由过零检查电源电路（输入到DSP的EXINT1引脚）输出的方波信号引起的外部中断1，它是由以下相位的输出引起的：锁相环和内存超频电源电路。外部中断1显示，与该中断匹配的程序段可以校准正弦和余弦差表，以完成同步正弦和余弦表的数量以及电网和相对视角的总体目标。外部中断2的功能主要是运行AD进行转换。进行采样转换工作时，程序将进入AD采样的中断子程序，以进行数据信息的计算和解析。采样数据处理方法工作后，消除采样中断标志，然