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基于DSP的有源电力滤波器控制的研究与设计
摘要
本文主要针对基于DSP的有源电力滤波器控制进行研究与设计，首先介绍了电力滤波器的概念和原理，接着分析了传统电力滤波器存在的问题，以及有源电力滤波器的优势。然后详细介绍了基于DSP的有源电力滤波器控制系统的原理和设计方法，并通过实验验证了该系统的有效性。
关键词：有源电力滤波器；DSP；控制系统；滤波器设计
Abstract
ThispapermainlystudiesanddesignsthecontrolofactivepowerfilterbasedonDSP.Firstly,theconceptandprincipleofpowerfilterareintroduced.Then,theproblemsoftraditionalpowerfiltersandtheadvantagesofactivepowerfiltersareanalyzed.Then,theprincipleanddesignmethodofthecontrolsystemofactivepowerfilterbasedonDSPareintroducedindetail.Finally,theeffectivenessofthesystemisverifiedbyexperiments.
Keywords:activepowerfilter;DSP;controlsystem;filterdesign
一、引言
随着电力负载中的非线性负荷越来越多，电力网络中的电力污染问题也日益突出。传统的被动式电力滤波器在治理电力污染问题中具有一定的作用，但是其存在着谐波品质差等诸多问题，因此需要采用新的电力滤波器。有源电力滤波器是一种新型的电力滤波器，其主要通过控制电力的流动方向来实现对谐波电流的消除，相比于传统滤波器，有源电力滤波器具有谐波抑制率高、适应范围广等优势。其中，基于DSP的有源电力滤波器控制系统是目前应用最为广泛的一种控制系统，其主要通过DSP实现对滤波器的采样和调节。
本文将在分析传统电力滤波器存在的问题和有源电力滤波器优点的基础上，详细介绍基于DSP的有源电力滤波器控制系统的原理和设计方法，并通过实验验证其有效性。
二、电力滤波器的概念和原理
电力滤波器是用来过滤电力信号中的杂波和干扰的一种电子装置。电力滤波器的工作原理就是通过电感、电容、电阻等元器件组成的网络来实现对特定频率电信号的过滤。其基本原理就是利用正弦波中谐波干扰对电网的谐波电流进行消除。
常用的电力滤波器包括被动滤波器、有源滤波器和混合滤波器。被动滤波器是一种被动组件构成的器件，无法主动进行滤波，其主要优点是结构简单、成本低，但存在着过补偿等问题。有源滤波器是一种电子元件构成的器件，其主要通过主动控制电路电磁参数来实现对特定频率电信号的过滤，其优点是对谐波和电网负载变化适应性强。混合滤波器就是将被动滤波器和有源滤波器组合在一起，综合发挥其各自的优点。
三、传统电力滤波器的问题
传统电力滤波器主要是基于被动过滤器原理，存在着谐波品质差、谐波工作范围小、耗能大等问题。例如，传统电力滤波器的过滤效果差，其谐波抑制率不高，无法消除高谐波，且容易产生谐振等现象。此外，其范围局限于单一负荷，无法适应多负荷的复杂电网环境。
四、有源电力滤波器的优势
有源电力滤波器是通过控制电力的流动方向来实现对谐波电流的消除。相比于传统电力滤波器，有源电力滤波器具有谐波品质好、适应范围广、静态和动态性能好等优势。其主要优点如下：
（1）谐波抑制率高。有源电力滤波器可以消除单一负荷或多负荷情况下的各种污染功率，实现低谐波含量的输配电系统；
（2）适应范围广。有源电力滤波器能够适应多种负荷情况，发生负载变化时仍能保持其稳定的滤波性能；
（3）静态和动态性能好。有源电力滤波器具有较高的频率响应和超前/滞后相位补偿特性，其动态性能也较为优异。
五、基于DSP的有源电力滤波器控制系统
基于DSP的有源电力滤波器控制系统主要由DSP控制器、DC侧开关电源、电流反馈、PI控制器等组成。其主要作用是实现有源电力滤波器的采样和调节。
五、1原理
（1）DSP控制器实现采样和调节。在有源电力滤波器中，DSP控制器主要是实现对电能的采样和处理。DSP可以对电力信号进行高速采样，通过数学算法计算出电力信号的实际值，并实现对输出电路的调节，完成滤波器的控制。
（2）DC侧开关电源。DC侧开关电源主要是为有源电力滤波器提供直流电源。其通过高速的开关动态控制交流电压，实现对有源电力滤波器的稳定控制。
（3）电流反馈。电流反馈是为了实现输出电路中电流的快速反馈。其通过对输出电路中电流的采样和处理，实现电流的控制和调节。
（4）PI控制器。PI控制器是为了实现针对输出电路中电流的快速闭环控制。其