基于DSP TMS320LF2407的PWM整流技術研究

引 言

整流器作為一種AC／DC變換裝置，其發展經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(門極可關斷功率開關管)的發展歷程。晶閘管相控整流和二極管不可控整流對電網諧波污染嚴重，且網側功率因數低。PWM整流器已對傳統的相控及二極管整流器進行了全面的改進。TMS320LF2407具有快速的數據處理能力和豐富的硬件資源，作為控制芯片可以提高系統的實時響應能力和控制精度，已經被廣泛應用于電氣自動化控制的各個領域。

1 總體設計及硬件電路

圖1為PWM整流器系統硬件框圖。在這個系統中，TMS320LF2407為數字控制芯片，整流器采用SVPWM控制策略。系統硬件由主電路、直流電壓檢測電路、交流側輸入電流檢測電路、過零檢測電路和保護電路等組成。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，產生6路PWM脈沖通過驅動模塊去控制整流橋功率管的導通和關斷。當發生故障時，DSP封鎖PWM輸出。

1．1 主電路

圖2為三相PWM整流橋主電路，包括交流側的電感、電阻、直流輸出電容，以及由全控開關器件和續流二極管組成的三相半橋電路。ua、ub、uc為電源電壓，L為交流側濾波電感，主要作用為隔離電網電動勢與交流側電壓，濾除交流側PWM諧波電流，實現PWM整流器交流側正弦波電流控制。

電阻R為濾波電感L的等效電阻和功率開關管損耗等效電阻的合并，C為直流側支撐電容，其主要作用為緩沖三相電壓型PWM整流器交流側與直流負載間的能量交換，且穩定VSR直流側電壓，抑制直流側諧波電壓。

1．2 過零檢測電路

過零檢測電路如圖3所示。過零觸發電路的作用是根據相電壓的過零點來鑒別系統所處的區間，通過過零觸發脈沖使系統軟件產生中斷來調用相應的控制脈沖計算程序。電壓經過電阻分壓和濾波，通過LM393構成的過零比較電路得到與電網輸入相電壓信號同步的方波信號，經過SN74121N變成和方波同步的觸發脈沖，隨后被送到DSP控制芯片的捕獲接口，用來產生邊沿捕獲信號以觸發相應的中斷，從而調用相應的中斷服務子程序。