利用空間矢量提升航空高功率因數(shù)整流的研究

　　三相PWM整流器是采用電機(jī)矢量控制的思想通過(guò)控制電流來(lái)調(diào)節(jié)電壓。采樣后的三相電流通過(guò)CLARK和PARK坐標(biāo)變換獲得兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的id、 iq分量，將電壓誤差信號(hào)經(jīng)PI調(diào)節(jié)作為有功電流指令值，而無(wú)功電流的指令值可以直接設(shè)為零，通過(guò)解耦得到三相VSR的指令電壓，并通過(guò)SVPWM算法得到三相整流器的控制信號(hào)。

3．1 交流側(cè)電壓調(diào)理電路

　　系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)給定輸入電壓為三相交流115 V，對(duì)電壓進(jìn)行采樣時(shí)通過(guò)變壓器進(jìn)行降壓采樣，然后調(diào)理電壓信號(hào)，使電壓信號(hào)值在TMS320F281 2的數(shù)據(jù)采集端要求的0～3 V之間，電壓調(diào)理電路如圖5所示。

　　3．2 直流電壓調(diào)理電路

　　直流側(cè)輸出電壓約350 V，為實(shí)現(xiàn)對(duì)直流側(cè)電壓的數(shù)據(jù)采集，采用運(yùn)算放大器組成雙輸入放大電路，通過(guò)選擇合理的參數(shù)值將直流側(cè)的輸出電壓轉(zhuǎn)換到O～3 V范圍之內(nèi)，然后送入DSP的AD接口。

　　3．3 TMS320F2812程序初始化流程

　　通過(guò)對(duì)空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)控制算法的詳細(xì)分析和三相VSR的建模與仿真發(fā)現(xiàn)，SVPWM的控制算法具有便于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。選用目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)比較成熟的低功耗、低成本且具有相當(dāng)集成度的定點(diǎn)TMS320F2812作為核心控制器。該器件是Tl公司推出的新一代低價(jià)格、高性能的32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器DSP。數(shù)字信號(hào)處理器是三相高功率因數(shù)整流器的重要組成部分。TMS320F2812實(shí)現(xiàn)的軟件部分主要包括主程序和中斷子程序。主程序主要是完成系統(tǒng)的初始化工作，包括系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置、初始化寄存器的值和開(kāi)全局中斷以及開(kāi)事件管理器中斷進(jìn)入工作狀態(tài)。其程序流程如圖6所示。

　　4 試驗(yàn)結(jié)果

　　根據(jù)三相VSR的數(shù)學(xué)模型和相關(guān)原理，在實(shí)驗(yàn)室中搭建了實(shí)驗(yàn)電路并進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)中電源為115 V／400 Hz三相交流電源，當(dāng)負(fù)載為217Ω時(shí)，測(cè)得網(wǎng)側(cè)A相輸入電壓與A相輸入電流波形如圖7所示，由圖7中可以看出輸入電壓與輸入電流同相位，從而實(shí)現(xiàn)了高功率因數(shù)整流。

　　5 結(jié)論

　　為了滿足航空整流器對(duì)整流電源低諧波、高功率因數(shù)、快速響應(yīng)、直流輸出穩(wěn)定等要求，利用輸入電壓空間矢量定向，提出了一種新的便于數(shù)字實(shí)現(xiàn)的SVPWM 控制策略。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用空間矢量控制技術(shù)設(shè)計(jì)的整流器網(wǎng)側(cè)電流很好地跟隨網(wǎng)側(cè)電壓，實(shí)現(xiàn)了高功率因數(shù)整流，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。