單相功率因數(shù)校正的數(shù)字控制.pdf

1、功率因數(shù)校正(簡稱PFC)技術(shù)是電力電子技術(shù)的重要組成部分，并已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。上世紀九十年代以來，PFC控制技術(shù)越來越多的引起人們的關(guān)注。許多控制策略運用于PFC電路中，如平均電流控制、峰值電流控制、滯環(huán)控制等。 為實現(xiàn)閉環(huán)控制所設(shè)計的數(shù)字信號處理器(簡稱DSP)已廣泛應(yīng)用于電機控制、UPS等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的模擬控制方案相比，數(shù)字控制具有許多特有的優(yōu)點，隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的控制策略通過DSP得以實現(xiàn)

2、。因此，數(shù)字控制對傳統(tǒng)的模擬控制提出了新的挑戰(zhàn)。 本文總結(jié)了PFC數(shù)字控制領(lǐng)域各種已有的控制算法和采樣算法，并分析其各自的優(yōu)點與不足，在平均電流模式控制的有源功率因數(shù)校正技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種控制電路基于數(shù)字信號處理器、主電路采用Boost變換器拓撲結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制單相功率因數(shù)校正器，用數(shù)字電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬電路來實現(xiàn)對整個回路的控制，最終使得校正器具有輸入功率因數(shù)接近于1、低電流諧波及高轉(zhuǎn)換效率的特性。 PFC系統(tǒng)的控

3、制電路采用電流環(huán)和電壓環(huán)組成的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，控制算法采用傳統(tǒng)的PI算法，并在原有基礎(chǔ)上加以改進，電流環(huán)中引入了占空比前饋環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了輸入端阻抗更加接近純阻性。文中對PFC電路的小信號模型進行了研究，并建立了系統(tǒng)的簡化小信號模型，在此基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)的動態(tài)特性和穩(wěn)定性為設(shè)計指標(biāo)，具體給出了雙閉環(huán)系統(tǒng)中PI調(diào)節(jié)參數(shù)的設(shè)計方法。采樣算法的選用上，考慮到開關(guān)開通和斷開時刻的高頻噪聲干擾，使用交替邊沿采樣的采樣算法，從而避免了將采樣點選在開關(guān)開通或斷

4、開時刻，較好的抑制了高頻噪聲對系統(tǒng)性能的影響。 在理論分析的基礎(chǔ)上，進行了系統(tǒng)軟件的編寫。系統(tǒng)軟件由主程序和一個中斷服務(wù)子程序構(gòu)成，包含初始化模塊、PI算法模塊、軟啟動算法模塊、采樣算法模塊等幾個可以實現(xiàn)獨立功能的模塊，這些功能模塊通過程序主體的控制連接，實現(xiàn)了一個完整的系統(tǒng)。這種軟件系統(tǒng)不僅使程序簡潔、易讀，而且更便于系統(tǒng)的管理與升級。采用C語言和匯編語言的混合編程方法來實現(xiàn)程序，以達到最佳的利用DSP芯片軟硬件資源的目的。