基于DSP的能量可控双向流动PWM整流器研究.pdf

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1、基于DSP的能量可控双向流动PWM整流器研究李文庆杨立波丁云飞商怀昊林猛(大连光洋科技工程有限公司，辽宁大连116600)摘要：构建了基于数字信号处理器DSP电压空间矢量调制技术的全数字三相能量可控双向流动的PWM整流器；给出了该系统的控制方法及硬件组成。该系统具有系统组成简单、运行特性好、可靠性高、成本低及开发周期短等特点。关键词：PWM整流器DSP功率因数中图分类号：TM461文献标识码：AEnergycontrollabletwo-wayflowPWMconverterbasedonDSPLIWenqing，YA

2、NGLibo，DINGYunfei，SHANGHuaihao，LINMeng(DalianGuangyangScience&TechnologyEngineeringCo．，Ltd．，Dalian116600，CHN)Abstract：Thepaperconstructsallenergycontrollabletwo—wayflowdigitalthree—phasePWMconverterbasedondigitalsignalprocessorDSPvoltagespacevectormodulationtech

3、nology；Givescontrolmethodandhard-wareofthissystem．Thissystemhascharacteristicsuchasthesimplesystemcomposition，thegoodop‘erationperformance，highreliability，lowcost，shortdevelopmentcycle，etc．Keywords：PWMConverter；DSP；PowerFactor目前交流电气传动变频驱动系统已应用于大量工1三相PWM整流器系统模型及工

4、作原理业场合，而驱动系统驱动的对象大都为感性负载。由于负载特点，驱动系统的用电必是脉冲电流形式，如此1．1控制模型一来将会给电网带来较大的污染；另一方面驱动系统根据基尔霍夫电压定律，以电感电流为状态量罗的大部分负载为电动机，当电动机处于发电状态时，电列数学方程能又被回传到驱动系统的电源部分。针对这个问题，dia=e。一iaRre—Ua+传统解决方法是通过电阻耗能，但这种方法势必导致能源的大量浪费。如果在变频驱动系统的整流器中采：一+用PWM整流器(图1)，就可以从根本上解决以上问dic题，使输人电流接近正弦波且相位可控

5、，其输入电流中=e-icRro一+就只含与开关频率有关的高次谐波，这些高次谐波次在三相静止坐标系下，三相电压和三相电流全存数高，容易滤除，同时也使功率因数接近1，减少了对在耦合。通过坐标变换可以简化系统模型，将三相静电网的公害。止坐标系abc变换到两相旋转d—q坐标系，其中d轴与三相电压合成矢量方向重合且以角速度逆时针同步，q轴超前d轴90。。三相VSR采用电压控制外环和电流控制内环的双闭环控制方法。电压外环的作用是维持直流母线电压的恒定，根据直流电压的大小决定三相PWM整流器输出功率的大小和方向，输出为电流的给定信号

6、。电流内环的作用是使整流器的实际输入电流能够跟踪电流给定，实现单位功率因数控制。图1PWM整流器的主电路结构ZUI￡o设计与研究gn0ndR龇整流器的软件设计框图如图3所示。三相PWM整流2软、硬件关键设计技术器采用电压控制外环和电流控制内环组成的双闭环控2．1硬件关键设计技术制系统。电压外环的作用是根据直流电压的大小采用32位DSP(TMS320F2812)作为硬件平台的决定三相PWM整流器输出功率的大小和方向以及三核心处理元件。TMS320F2812高性能的数字信号处相电流给定信号。电流内环的作用是使整流器的实际理

7、器(DSP)，采用低功耗设计，系统时钟频率高达150输入电流能够跟踪电流给定，实现单位功率因数或功MHz。内部包含32x32位的硬件乘法器，改进的哈佛率因数可变。架构，独立的程序和数据访问总线，统一的内存寻址模式，可支持4Mx16位的存储空间，并集成2个电动机abc-却变换控制专用外设(EventManagers，EVA，EVB)，以简化控制系统的硬件结构。相比原来采用16位定点格式的系统，采用32位定点格式时，可显著减弱或消除数字量化误差导致的影响。在实际系统中，由于16位定点格式的量化误差较大，易导致数值计算中的伪

8、瞬态和振铃现象，从而引起系统振动和噪声。并且，随着系统采样频率的提高，16位字长的限制也会导致系统过程中有关变量、系数等的分辨率降低，从而恶化系统控制性能。而采用32位定点格式时，就可显著减弱或消除电流电压采样出这些现象，允许采用更高的采样频率，从而提高系统的带宽，以获得更佳的系统控制性能。采用智能功率模图3基本软件流程框图块IP