用DSP實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正
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時(shí)間：2012-01-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
數(shù)字控制采用兩個(gè)PI（比例積分）控制器，一個(gè)為電流環(huán)路控制，一個(gè)為電壓環(huán)路控制。只要有電流環(huán)路，它必須有電流參考信號(hào)
Iref(t)=∣γio·Vi·Sin(wt)∣
Iref(t)的電源頻率為2ω（100Hz）.
為了達(dá)到PFC的目的，電流環(huán)路控制帶寬為1.5KHz～2.5KHz比較合適。這里，有兩個(gè)問(wèn)題值得注意。首先，來(lái)自電流傳感器的值不必低通濾波，因?yàn)檫@樣用會(huì)造成不可接受的滯后相移，可能導(dǎo)致工作不穩(wěn)定。其次，在進(jìn)入CCM之前， 升壓轉(zhuǎn)換器工作在DCM模式，兩種模式有著不同的傳遞功能，也就是兩個(gè)不同的動(dòng)態(tài)。但由于DCM下增益較低，從而沒(méi)有任何不穩(wěn)定問(wèn)題?；谶@種思想，一個(gè)PI控制器用于電流控制環(huán)路已是足夠的了，并被建議執(zhí)行積分部分，因此動(dòng)態(tài)特性提高了。比例增益和積分增益的選擇必須保證獲得1.5KHz～2.5KHz的帶寬。
最后，從測(cè)得的輸入電流和電壓波形中，可見(jiàn)電流與電壓在相位和大小上保持一致，因此電源負(fù)載表現(xiàn)為純阻性（PF→1），這樣滿(mǎn)足Iin=iL=γio·Vin.
而電流控制環(huán)路必須跟蹤電流參考波形，得到的電感電流iL必須與Iref盡可能接近。至于電壓控制環(huán)路，必須保證帶寬為10Hz～30Hz。
前面描述的控制算法已經(jīng)在變頻空調(diào)上得到實(shí)現(xiàn)，有關(guān)電參數(shù)如下：
輸入電壓Vin=160～260Vrms, 輸出電壓Vout=385V, 輸出最大功率Po=2400W, 升壓電感L=0.6 mH ,輸出電容Co=1000 uF ,開(kāi)關(guān)頻率 f=20KHz.
ADMC328是AD公司推出的定點(diǎn)DSP，單周期指令執(zhí)行時(shí)間50ns 。ADMC328有三相16位PWM用于電機(jī)控制，兩個(gè)獨(dú)立的8位輔助PWM，頻率范圍39KHz～10MHz,輔助PWM的頻率值被專(zhuān)用寄存器設(shè)置。在PFC應(yīng)用中，我們選擇開(kāi)關(guān)頻率為20KHz，AD轉(zhuǎn)換器采集電流值（SHUNT），采樣頻率 4.2KHz,8bit精度。這個(gè)系統(tǒng)比較特殊的是，在ADC和輔助PWM之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)，換句話(huà)說(shuō)，ADC和輔助PWM工作上是完全獨(dú)立的。因此，我們可以脫離主程序（象電機(jī)控制），單獨(dú)執(zhí)行PFC程序。PFC程序被每一個(gè)PWMSYNC中斷執(zhí)行。電流值和電壓值由AD轉(zhuǎn)換器獲得。所有這些信號(hào)足以控制整個(gè)PFC。而且ADMC328的售價(jià)低于3美元。
5 分離件代替模塊
目前，實(shí)現(xiàn)PFC的電路有模塊化和分離件兩種方案。模塊化方案中，把驅(qū)動(dòng)部分和升壓二極管及MOSFET（或IGBT）封裝在一起，其雜散電感小，開(kāi)關(guān)尖峰電壓小，可靠性高，但成本也高，并且由于沒(méi)有緩沖電路，開(kāi)關(guān)損耗大，EMI也比較大。 考慮到變頻家電的低成本化，我們采用分離元件方案，并且采用LC無(wú)源元件和快恢復(fù)二極管組成的無(wú)耗緩沖電路(如圖1)。這種LC電路改變了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)過(guò)渡過(guò)程，使開(kāi)關(guān)電壓、電流的改變不是突變的（即硬開(kāi)關(guān)）而是緩變的（即軟開(kāi)關(guān)），從而顯著地減小了開(kāi)關(guān)損耗，并提高電路的可靠性。
參考文獻(xiàn)：
1 Analog Devices INC.,ADMC328 28-Lead Rom-Based DSP Motor Controller,Data Sheet,(1999)
2 De Mari Yves,Motion Control Group,Milan Lab,EASY POWER FACTOR CORRECTOR USING A
評(píng)論