全數字單相三電平整流器的控制電路設計

在區域1，電壓大于-ud/2，并且小于ud/2，在電壓uAB上產(chǎn)生三個(gè)電平：-ud/2，0，ud/2。同理，在區域2，電壓絕對值大于ud/2，并小于直流側電壓ud，在電壓正半周期(或負半周期)上產(chǎn)生兩個(gè)電平：ud/2和ud(或-ud/2和-ud)。相應電平的工作區域如表1所列。

表1 相應電平的工作區域 工作區域 1 2 1 2

us>0 us0 us>0 us0

高電平 ud/2 0 ud -ud/2

低電平 0 -ud/2 ud/2 -ud

為方便控制，這里定義兩個(gè)控制變量SA及SB，其中

SA=

(1)

SB=

(2)

根據表1可以設計一個(gè)開(kāi)關(guān)查詢(xún)表，如表2所列，將其存儲在DSP中，當進(jìn)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，便可根據輸入電壓、電流信號，從表中查詢(xún)所需采取的開(kāi)關(guān)策略。

表2 查詢(xún)表 SA SB V11 V12 V21 V22 V31 V32 V41 V42 uAB

1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0

1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 ud/2

1 -1 1 1 0 0 0 0 1 1 ud

0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 -ud/2

0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

0 -1 0 1 1 0 0 0 1 1 ud/2

-1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 -ud

-1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 -ud/2

-1 -1 0 0 1 1 0 0 1 1 0

整個(gè)控制系統以一片DSP為核心，控制框圖如圖4所示。

圖4 控制框圖

鎖相環(huán)電路產(chǎn)生一個(gè)與電源電壓同相位的單位正弦波形，ud的采樣信號通過(guò)低速電壓外環(huán)調節器進(jìn)行調節，電流is的采樣信號通過(guò)高速電流內環(huán)G1進(jìn)行調節，電容C1端直流電壓u1與電容C2端直流電壓u2分別通過(guò)兩個(gè)PI調節器進(jìn)行調節，補償環(huán)G2用于補償兩只電容電壓的不平衡。

檢測的線(xiàn)電流命令is與參考電流is*比較，產(chǎn)生的電流誤差信號送至電流內環(huán)G1，以跟蹤電源電流變化，產(chǎn)生的線(xiàn)電流波形將與主電壓同相位。

3 軟件設計

系統采用兩個(gè)通用定時(shí)器GPT1及GPT2來(lái)產(chǎn)生周期性的CPU中斷，其中GPT1用于PWM信號產(chǎn)生、ADC采樣和高頻電流環(huán)控制(20kHz)，GPT2用于低頻電壓環(huán)的控制(10kHz)，兩者均采用連續升/降計數模式。低速電壓環(huán)的采樣時(shí)間為100μs，高速電流環(huán)采樣時(shí)間為50μs。中斷屏蔽寄存器IMR，EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期產(chǎn)生中斷，GPT2則僅在下降沿產(chǎn)生中斷。

整個(gè)程序分為主程序模塊、初始化模塊、電流控制環(huán)計算模塊、電壓控制環(huán)計算模塊、PWM信號產(chǎn)生模塊等五大部份。程序流程如圖5所示。

圖5 主程序流程