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          三相雙開關PFC電路分析及在CCM模式下的控制策略

          作者: 時間:2010-08-01 來源:網(wǎng)絡 收藏


          結合第1節(jié)的,它的基本原理是:采用雙閉環(huán),即電壓外環(huán)和電流內環(huán)相結合。電壓外環(huán)的任務是采樣輸出電壓和給定比較,差值經(jīng)過PI調節(jié)和交流電壓的最大(最小)值相乘作為相位給定,再取樣實際輸入的電流的最大(最小)值,兩者的差值和三角載波比較產(chǎn)生驅動信號,驅動MOS管。上、下橋臂的MOS管完全獨立,互不影響。這樣的好處是:在最大程度上(2π/3的區(qū)間里)對每相進行最優(yōu)控制,控制算法簡單,采用數(shù)字化的控制方法,成本低。性價比高。實際的校正過程是(以正半橋為例):當輸出大于400 V,誤差為正,經(jīng)過PI調節(jié),誤差被正向放大,經(jīng)乘法器得到與輸入電壓同相位的單位正弦電流也相應增大,與實際電流的差值增加,使PWM的占空比增大,輸出電壓減小。2.2 仿真
          本文的仿真是基于Matlab/Simulink平臺,應用其中SimPowerSystems模塊中的元件搭建而成。應用Matlab/Simulink不需要再建立各種模塊的模型,可以快速驗證系統(tǒng)的可行性和控制算法的有效性。的仿真參數(shù)為:輸入電壓:交流380 V;輸出電壓:800 V;頻率為:10 kHz;Boost電感值:300μH;輸出濾波電容:470μF;平衡電阻:100 kΩ;負載電阻:100 Ω;輸出功率:6.4 kW。上橋臂的控制模塊的仿真需要注意:采樣三相電壓的瞬時值作為給定一般在整流后,但由于電感、電容的存在,使整流后的波形并不是標準的饅頭波,所以采整流前端的三相電壓作為給定;三角載波模塊取自plecs工具箱,設置較為容易,載波頻率為10 kHz;使用加減模塊和滯環(huán)模塊組合,通過設置環(huán)寬為0,可以實現(xiàn)電壓(電流)比較器的功能;下橋臂的電壓給定取自負半橋最小電壓的絕對值(不是最大電壓)。在此基礎上,仿真得到的波形如圖7所示。觀察a相和c相電流波形可知,工作在下,在[π/6~5π/6],a相電流得到了最大補償;而在[O~π/6],a相的電流補償效果是比較差的,因為此時的控制量是c相電流,c相電流得到最大補償;同理在[5π/6~π],b相電流得到最大補償,就是說補償了c相電流,卻破壞了a相的電流波形。其中a相電流THD=13.76 %,其中3次和5次諧波的幅值較大,可以考慮用諧波注入法來消除3次與5次諧波。半橋電壓的平均值為400.2 V,負載電壓平均值為800 V,從仿真結果看,控制的基本思路是正確的。



          3 實驗
          該實驗的控制芯片使用DSP2407,其內部的事件管理器EV和A/D模塊,資源豐富。驅動芯片使用M57962L,它集成過流保護電路和過流保護輸出端子。本文實驗的硬件控制框圖如圖8所示。


          實現(xiàn)控制的算法都是在DSP中完成的,外部硬件只需檢測控制所需的8個信號,可見采用DSP所需的硬件電路較少,這使得控制系統(tǒng)的修改和維護變得相當容易和方便。實際波形和仿真結論基本吻合,如圖9、圖10所示。圖中,在[0~π/6],a相電流的補償效果最好;在[π/6~5π/6]和[5π/6~π],電流比較平,補償?shù)男Ч容^差,這是由部分解耦的特點決定的。



          4 結語
          本文提出了三相雙電路在下的控制,分析了電路的工作原理,給出了該電路在周期內的波形和工作方程表達式,并且通過仿真和試驗結果驗證了電路分析的正確性。該電路結構簡單,控制容易,成本低并且輸入電流諧波低、功率因數(shù)高,適用于中、大功率應用場合。

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