基于TMS320F2812的电力系统谐波检测补偿电路设计

谐波检测、补偿板设计

谐波抑制技术一方面涉及到对于变化谐波的动态补偿特性的提高，即通过采样电路得到电网电压、电流瞬时值后，能够迅速进行相关计算分析，得到控制PWM的补偿数据；另一方面涉及到谐波检测电路的稳定可靠运行，即DSP发出的驱动IGBT模块的PWM信号要能正常对电网进行回馈。

本设计对采集进入DSP系统的电压和电流信号采用瞬时无功功率计算方法，并使用5阶的Butterworth数字滤波器进行滤波，得到所需补偿的谐波电流数字量。根据所要补偿的谐波电流结果，调节输出的PWM脉冲宽度，从而调节IPM功率模块开通和截止的时间，逆变出相应的补偿电流进行补偿。

三相电压、电流采样电路

要进行谐波检测，首先要通过电流型和电压型霍尔传感器将三相电网上每一相的电压和电流信号转换成电压信号。这6路电压和电流信号就是要接入谐波检测、补偿板的信号。

图1所示为单相的电压信号在谐波检测、补偿板上的变换电路。

由霍尔传感器转换得到的电压信号不能直接接入DSP的ADC引脚。而要通过图1所示的电路，使进入ADC的电压信号稳定可靠。其他通道的信号采集电路结构与图1的结构类似。

IGBT驱动接口电路

由于IGBT进行逆变涉及到对整流后高压的操作，因而对IGBT进行驱动就必须设计其驱动接口电路。本设计使用日本三菱公司的PM25RSB120模块。对DSP芯片输出的PWM信号使用6N136进行隔离。通过光隔离作用，将PWM驱动信号和高压端隔离开来。

软件设计

F2812支持CPU级上的1个非屏蔽中断（NMI）和16个可屏蔽优先级中断请求（INT1－INT14，RTOSINT和DLOGINT）。外设级上的中断事件通过外设中断扩展模块（PIE）来处理。F2812的PIE模块支持96个中断，分成12组，每组都被反馈到CPU内核的12条中断线的一条上。PIE向量表用来存储系统的各个中断服务子程序ISR的22位地址。每个中断向量都是32位，这些向量保存在专用RAM块中，并可以修改。图2为F2812典型的中断响应过程。

在执行中断服务子程序之前，必须将寄存器ST0、T、AH、AL、PH、PL、AR0、AR1、DP、ST1、DBGSTAT、PC和IER的值保存到堆栈中。

结语

本文设计的谐波检测补偿装置在电力系统的无功补偿和有源滤波中有着广泛的应用。