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(門極可關(guān)斷功率開關(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、直流電壓檢測電路、交流側(cè)輸入電流檢測電路、過零檢測電路和保護(hù)電路等組成。DSP采集直流電壓檢測電路檢測的電壓值和交流電流檢測電路檢測的電流值，通過SVPWM控制算法，產(chǎn)生6路PWM脈沖通過驅(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。