基于dsp的全数字三相电流型pwm整流器的应用研究new

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1、基于DSP的全数字三相电流型PWM整流器的应用研究孙鹏纬，石新春，朱晓荣，马韬，付超(华北电力大学电气工程学院，河北保定071003)idcLdc摘要：本文构建了基于数字信号处理器DSP和三值逻辑SPWM调制技术的全数字三相电流型PWM高功率因数整VaVbVc流器；给出了该系统的控制方法及硬件组成，仿真结果和实eaisaLia验结果表明该系统具有系统组成简单，运行特性好，可靠性ebisbLibudcRload高，成本低，开发周期短等特点。关键词：DSP,三值逻辑，SPWM,电流型，整流器eciscLicCCCV,V,V,abc0引言获得高功率因数，抑制谐波的方法主要有两种：一是采用补偿

2、装置，补偿其谐波和无功功率；图1三相CSR主电路结构二是对电力电子装置本身进行改进，使其不产生谐本设计中要求三相电流型PWM整流器的交流侧波，且不消耗无功功率或根据需要对其功率因数进输入电压有效值E=220V，直流侧额定电压行控制。两相比较，采用改进电力电子装置的方法Udc=400V，额定电流Idc=200A。根据设计要求和主改善功率因数和实现谐波抑制更为有效，也就是开电路拓扑结构计算得到主电路各参数如表1所示。发输入电流为正弦波谐波含量低且功率因数接近表1主电路参数为1的新型三相整流器，因此高功率因数三相整流序号符号名称参数选择[1]1L滤波电感0.17mH/175A器的研究得到了广

3、泛的关注长期以来，电压型PWM整流器（VSR）以其较2C滤波电容150uF/500V低的损耗、简单的结构及控制等一系列的优点一直3VIGBT400A/1700V成为PWM整流器研究的重点，而电流型PWM整流器4Ldc平波电抗器5mH/300A（CSR）由于存在直流储能电感和交流LC滤波环节5Rload电阻负载2Ω/100kW使其结构及控制相对复杂，并且增大了系统的损耗。但随着大功率变流技术的发展特别是CSR在超1.2系统控制原理[2]导储能中的成功应用，较好地解决了CSR损耗问系统控制原理基于三相CSR实现网侧单位功题，另外CSR电流型可调低电源电压，更适于大功率因数运行时网侧相电动势

4、与对应相电流同相率的金属工业领域，如直流电弧炉、高频感应加热、位。具体控制过程为将检测环节得到的直流侧电直流电机驱动等，其优良的保护性能，快速的电流流实际值与参考值之间的偏差经PI调节限幅后响应等优点，使之成为这一领域当前研究的热点之生成调制比m,将m与对应相调制正弦波信号相[2][3]一。乘得到对应相电流调制信号指令，进而与高频三本文出于研制高频感应加热领域急需功率因角载波比较，所得到的二值逻辑SPWM脉冲经2/3数高且直流测电压从零可调电源的目的，设计开发逻辑变换生成三值逻辑SPWM脉冲作为整流电路了基于数字信号处理器DSP和三值逻辑SPWM调制各开关器件的控制信号，从而在整流器输

5、出端获技术的全数字三相电流型PWM高功率因数整流器。得所需波形的电流，其系统控制流程如图2所示。1系统结构与控制原理该控制方法的优点是动态响应好，开关频率固1.1主电路结构及其参数选择定，电路简单，对高频的系统具有较好的控制特三相电流型PWM整流器的主电路结构如性，且输出波形中含有载波频率固定，容易滤除，图1所示，LC为交流侧滤波器，Ldc为直流侧平波电易实现整流器的全数字控制。抗器。1值逻辑PWM有9种开关状态组合，其中#7-#9是“零状态”开关组合。表2二、三值逻辑转换及开关状态二值三值上管下管开关sin(t2k/3/6)(k0,1,2)逻辑逻辑状态状态状态+1+1-1

6、0+1-1010001#1图2系统控制框图+1-1+1+1-10100010#21.3三值逻辑发生电路+1-1-1+10-1100001#3对于三相电压型PWM整流器(VSR)，其控制常-1+1+1-10+1001100#4采用二值逻辑PWM技术，即对同一桥臂，或上侧功率管导通，或下侧功率管导通，而不存在同一-1+1-1-1+10010100#5桥臂上、下侧功率管同时导通或者同时关断的情-1-1+10-1+1001010#6况。若以双极性二值逻辑开关函数p加以描述，100100#7(#0)则-1-1-11上侧功率管导通，下侧功率管关断000010010#8(#0)p+1+1+1

7、1下侧功率管导通，上侧功率管关断001001#9(#0)然而，对于三相电流型PWM整流器(CSR),若对于二值逻辑PWM状态切换来说，一个正弦要实现其交流侧电流的PWM控制，则任一瞬间上、波调制信号周期中，每隔60º其状态切换模式发下侧桥臂各只有一个功率开关管导通，且不存在生变化。同一侧桥臂(上侧或下侧)同时有两个功率开关三值逻辑状态在两个非零状态值与一个零管导通的情况。这样，若研究三相CSR同一桥臂状态值间来回切换。一个正弦波调制信号周期上