1.1 主電路
圖2為三相PWM整流橋主電路,，包括交流側(cè)的電感,、電阻、直流輸出電容,，以及由全控開關(guān)器件和續(xù)流二極管組成的三相半橋電路,。ua、ub、uc為電源電壓,，L為交流側(cè)濾波電感,，主要作用為隔離電網(wǎng)電動(dòng)勢與交流側(cè)電壓，濾除交流側(cè)PWM諧波電流,，實(shí)現(xiàn)PWM整流器交流側(cè)正弦波電流控制,。電阻R為濾波電感L的等效電阻和功率開關(guān)管損耗等效電阻的合并，C為直流側(cè)支撐電容,，其主要作用為緩沖三相電壓型PWM整流器交流側(cè)與直流負(fù)載間的能量交換,，且穩(wěn)定VSR直流側(cè)電壓，抑制直流側(cè)諧波電壓,。
1.2過零檢測電路
過零檢測電路如圖3所示,。過零觸發(fā)電路的作用是根據(jù)相電壓的過零點(diǎn)來鑒別系統(tǒng)所處的區(qū)間，通過過零觸發(fā)脈沖使系統(tǒng)軟件產(chǎn)生中斷來調(diào)用相應(yīng)的控制脈沖計(jì)算程序,。電壓經(jīng)過電阻分壓和濾波,，通過LM393構(gòu)成的過零比較電路得到與電網(wǎng)輸入相電壓信號(hào)同步的方波信號(hào),，經(jīng)過SN74121N變成和方波同步的觸發(fā)脈沖,，隨后被送到DSP控制芯片的捕獲接口，用來產(chǎn)生邊沿捕獲信號(hào)以觸發(fā)相應(yīng)的中斷,，從而調(diào)用相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序,。
2 軟件設(shè)計(jì)
空間矢量PWM(SVPWM)控制策略是依據(jù)變流器空間電壓(電流)矢量切換來控制變流器的一種思路新穎的控制策略。SVPWM具有電壓利用率高,、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),，另外，簡單的矢量模式切換更易于單片微處理器實(shí)現(xiàn),。根據(jù)空間矢量的控制原理,，三相對(duì)稱的整流器開關(guān)輸入電壓可視作一個(gè)空間電壓矢量V來處理，利用整流器8個(gè)基本電壓空間矢量V0～V7的不同組合合成幅值相同,、相位不同的空間電壓矢量V,。區(qū)間劃分與基本電壓空間矢量之間的關(guān)系如圖4所示。
假設(shè)電壓空間矢量V在I區(qū)間,，那么需要基本電壓矢量V1,、V2、V0/7共同作用來合成,。依據(jù)平行四邊形法則,，有
T1、T2分別為矢量V1,、V2在一個(gè)開關(guān)周期中的持續(xù)時(shí)間,；Ts為PWM開關(guān)周期。令零矢量V0/7的持續(xù)時(shí)間為T0/7，則
令V與V1間的夾角為θ,，又因∣v1∣=∣V2∣=2Udc／3,，可得
其中Udc為輸出直流電壓。
本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括主程序,、中斷服務(wù)子程序,、電壓滯環(huán)模塊、電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)模塊,、數(shù)字電流環(huán)PI調(diào)節(jié)模塊,、扇區(qū)判斷子程序和SVPWM產(chǎn)生子程序等。圖5為主程序流程,，圖6為中斷服務(wù)程序流程,。主程序主要完成DSP控制器的系統(tǒng)初始化，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,、事件管理器模塊等相關(guān)控制寄存器的初始化,，系統(tǒng)中控制用的狀態(tài)變量的初始化。在中斷程序中,，通過調(diào)用一些子程序模塊,，完成相應(yīng)的控制算法，輸出PWM控制脈沖等,。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
搭建了11KVA整流實(shí)驗(yàn)樣機(jī)硬件平臺(tái),，輸入三相電壓有效值為220 V，頻率為50 Hz,。圖7為A相輸入電壓和電流波形,，可以看出輸入電流波形呈正弦化，電源電壓和輸入交流電流同相位,，基本實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)整流,。圖8為輸出直流電壓波形，可以看出輸出直流電壓比較平滑,，脈動(dòng)小,，基本穩(wěn)定在620 V。圖9為同一橋臂上下功率管PWM波形,，為了防止上下管同時(shí)導(dǎo)通,，設(shè)置了5 μs的死區(qū)。
結(jié) 語
本系統(tǒng)采用了TMS320LF2407DSP控制芯片,，簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。三相PWM整流器采用SVPWM控制,，提高了電壓的利用率,。簡單的空間矢量切換模式更易于單片微處理器實(shí)現(xiàn),，可以使網(wǎng)側(cè)電流正弦化，基本實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)整流,。本系統(tǒng)對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義,。