用DSP實現功率因數校正
加入技術交流群
數字控制采用兩個PI（比例積分）控制器，一個為電流環路控制，一個為電壓環路控制。只要有電流環路，它必須有電流參考信號
Iref(t)=∣γio·Vi·Sin(wt)∣
Iref(t)的電源頻率為2ω（100Hz）.
為了達到PFC的目的，電流環路控制帶寬為1.5KHz～2.5KHz比較合適。這里，有兩個問題值得注意。首先，來自電流傳感器的值不必低通濾波，因為這樣用會造成不可接受的滯后相移，可能導致工作不穩定。其次，在進入CCM之前， 升壓轉換器工作在DCM模式，兩種模式有著不同的傳遞功能，也就是兩個不同的動態。但由于DCM下增益較低，從而沒有任何不穩定問題。基于這種思想，一個PI控制器用于電流控制環路已是足夠的了，并被建議執行積分部分，因此動態特性提高了。比例增益和積分增益的選擇必須保證獲得1.5KHz～2.5KHz的帶寬。
最后，從測得的輸入電流和電壓波形中，可見電流與電壓在相位和大小上保持一致，因此電源負載表現為純阻性（PF→1），這樣滿足Iin=iL=γio·Vin.
而電流控制環路必須跟蹤電流參考波形，得到的電感電流iL必須與Iref盡可能接近。至于電壓控制環路，必須保證帶寬為10Hz～30Hz。
前面描述的控制算法已經在變頻空調上得到實現，有關電參數如下：
輸入電壓Vin=160～260Vrms, 輸出電壓Vout=385V, 輸出最大功率Po=2400W, 升壓電感L=0.6 mH ,輸出電容Co=1000 uF ,開關頻率 f=20KHz.
ADMC328是AD公司推出的定點DSP，單周期指令執行時間50ns 。ADMC328有三相16位PWM用于電機控制，兩個獨立的8位輔助PWM，頻率范圍39KHz～10MHz,輔助PWM的頻率值被專用寄存器設置。在PFC應用中，我們選擇開關頻率為20KHz，AD轉換器采集電流值（SHUNT），采樣頻率 4.2KHz,8bit精度。這個系統比較特殊的是，在ADC和輔助PWM之間沒有關聯，換句話說，ADC和輔助PWM工作上是完全獨立的。因此，我們可以脫離主程序（象電機控制），單獨執行PFC程序。PFC程序被每一個PWMSYNC中斷執行。電流值和電壓值由AD轉換器獲得。所有這些信號足以控制整個PFC。而且ADMC328的售價低于3美元。
5 分離件代替模塊
目前，實現PFC的電路有模塊化和分離件兩種方案。模塊化方案中，把驅動部分和升壓二極管及MOSFET（或IGBT）封裝在一起，其雜散電感小，開關尖峰電壓小，可靠性高，但成本也高，并且由于沒有緩沖電路，開關損耗大，EMI也比較大。 考慮到變頻家電的低成本化，我們采用分離元件方案，并且采用LC無源元件和快恢復二極管組成的無耗緩沖電路(如圖1)。這種LC電路改變了開關管的開關過渡過程，使開關電壓、電流的改變不是突變的（即硬開關）而是緩變的（即軟開關），從而顯著地減小了開關損耗，并提高電路的可靠性。
參考文獻：
1 Analog Devices INC.,ADMC328 28-Lead Rom-Based DSP Motor Controller,Data Sheet,(1999)
2 De Mari Yves,Motion Control Group,Milan Lab,EASY POWER FACTOR CORRECTOR USING A
評論