基于DSP TMS320LF2407的PWM整流技術(shù)研究

引 言

整流器作為一種AC／DC變換裝置，其發(fā)展經(jīng)歷了由不可控整流器(二極管整流)、相控整流器(晶閘管整流)到PWM整流器(門(mén)極可關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)管)的發(fā)展歷程。晶閘管相控整流和二極管不可控整流對(duì)電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重，且網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低。PWM整流器已對(duì)傳統(tǒng)的相控及二極管整流器進(jìn)行了全面的改進(jìn)。TMS320LF2407具有快速的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的硬件資源，作為控制芯片可以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力和控制精度，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域。

1 總體設(shè)計(jì)及硬件電路

圖1為PWM整流器系統(tǒng)硬件框圖。在這個(gè)系統(tǒng)中，TMS320LF2407為數(shù)字控制芯片，整流器采用SVPWM控制策略。系統(tǒng)硬件由主電路、直流電壓檢測(cè)電路、交流側(cè)輸入電流檢測(cè)電路、過(guò)零檢測(cè)電路和保護(hù)電路等組成。DSP采集直流電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓值和交流電流檢測(cè)電路檢測(cè)的電流值，通過(guò)SVPWM控制算法，產(chǎn)生6路PWM脈沖通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊去控制整流橋功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，DSP封鎖PWM輸出。

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(kāi)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(shì)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(kāi)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(guò)零檢測(cè)電路

過(guò)零檢測(cè)電路如圖3所示。過(guò)零觸發(fā)電路的作用是根據(jù)相電壓的過(guò)零點(diǎn)來(lái)鑒別系統(tǒng)所處的區(qū)間，通過(guò)過(guò)零觸發(fā)脈沖使系統(tǒng)軟件產(chǎn)生中斷來(lái)調(diào)用相應(yīng)的控制脈沖計(jì)算程序。電壓經(jīng)過(guò)電阻分壓和濾波，通過(guò)LM393構(gòu)成的過(guò)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(guò)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(lái)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。