用DSP实现高功率因数PWM整流器的控制
图4 电流检测与调理单元电路原理图
直流输出电压检测与调理单元是直流侧电压闭环的前端传感器，目的是测量直流侧电容电压，由于电容电压含有一定的纹波，故需引入滤波环节，电路原理如5所示。
图5 直流输出电压检测与调理单元电路原理图
一体电感交流输入电压信号作为同步信号大功率电感电流电感，由于从电网输入的电压信号往往不是纯正弦波，为此，必须对其进行滤波才能准确检测电网输入电压的相位，滤波器包括低通滤波器、高通滤波器两部分。运放U11A及外围阻容网络组成二阶低通滤波器。该低通滤波器可以滤去电网输入信号中的高次谐波，使波形得到改善，但是又使相位产生了滞后，因此又引入高通滤波器进行补偿。U11B及其外围阻容网络组成二阶高通滤波器。从电路中可以看出，该高通、低通滤波器拓扑结构完全相同，而且阻容对称分布，只要各个参数选择适当，高通滤波器超前的相位就功率电感正好可以抵消低通滤波器滞后的相位，结果经两次滤波后，不但滤去了谐波，波形接近正弦，而且没有相位移。滤波以后再经过过零回差电路，得出与电网输入信号完全同步的方波信号,电路如图6所示。
图6 交流输入电压信号的滤波与同步
另外，对输入电压值检测的不是电压瞬时值而是有效值，因而采用了图7所示的精密整流电路将滤波后的电压信号转换成对应的直流值。
图7 电压信号转换成对应的直流值电路原理
CPU及其外围电路主要有时钟电路，复位电路等。此外，为了调试的方便，本系统还扩展了一片16位RAM芯片来作为程序存储器。驱动电路起到提高脉冲的驱动能力和隔离的作用。保护逻辑电路则保证当发生故障时，系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号。
5 控制系统的软件设计
本文中的控制系统软件主要包括以下几部分：
1）主程序 主要完成系统的初始化和对系统中各个输入量的循环检测；
2）电流处理子程序 主要完成控制系统中电流控制环的数据处理；
3）电压处理子程序 主要完成控制系统中电压控制环的数据处理；
4）同步中断子程序 以同步信号为中断源，功率电感置同步标志，使整个控制系统的软件运行节奏与电网电压保持一致；
5）定时器中断子程序 这是整个程序中最核心的部分，根据各部分运算结果生成所需的PWM波。
软件流程图如图8、9、10所示。
图8 主程序流程图
图9 同步中断子程序
图10 电流、电压处理子程序
6 实验结果
采用上述的方案，本文在实验室中搭建了一个小功率的实验装置，其各部分参数如下：
输入电压 交流170V
输出电压 直流300V
输出功率 360W
各部分波形如图11、12所示。
图11 交流输入电压及电流波形
图12 输出直流电压和输入电流波形
7 结语
PWM整流器是一种新型的电源变流器，能使输入的功率因数接近为1。本文采用电流追踪型控制方法，设计了以高性能的DSP芯片TMS320F240为核心的数字控制系统，并进行了小功率的实验。最后，通过实验证明该控制系统具有控制灵活，精度高，同时动态响应好，所受干扰小等优点。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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