【正文】 督局也于1993年頒布了《電能質量公用電網(wǎng)諧波》標準(GB/1454993)，并于1994年3月1日起正式執(zhí)行。由于采用了這些先進技術，使得本文中的PWM整流器結構簡單、性能可靠、操作方便。摘要傳統(tǒng)的整流裝置是電網(wǎng)污染的主要來源，三相電壓型PWM整流器具有輸出電壓恒定、能實現(xiàn)單位功率因數(shù)運行、電能雙向流動等特點，因而成為目前電力電子領域中的熱點課題之一。關鍵詞：PWM整流器；空間電壓矢量脈寬調制；數(shù)字信號處理器；智能功率模塊Title: The Design of Threephase PWM rectifier Based on DSP AbstractThe conventional rectifier Produce harmonic Problem in power system. While threephase PWM VSR (voltage source rectifier) can provide constant dc bus voltage and get unity Power factor .It also has line Power feedback capability So it is being interested in power electronics field.With the development of largescale integrate circuit technology and puter technology，microputerbased rectifier controller will bee the main stream of rectifier controllers in the future. Constant improvement in rectifier control microputer based rectifier controller. According to this requirement,the paper studies and designs the DSPbased rectifier controller by using DSP (Digital Signal Processor) as the control center.This paper introduces the control function and the developing tendency of PWM rectifier. And, it illustrates DSP39。而我國對高功率因數(shù)PWM整流器的研究起步較晚，對PWM整流技術的工程應用研究還有待繼續(xù)深入。 三相PWM整流器的國內外發(fā)展狀況 變頻器、逆變電源、高頻開關電源以及各類特種變流器等裝置很大一部分都需要整流環(huán)節(jié)，以獲得直流電壓。 20世紀90年代以來，PWM整流器一直是學術界關注和研究的熱點課題。根據(jù)有無引人電流反饋可將控制方法分為兩大類：.39。對于直接電流控制系統(tǒng)，可分為滯環(huán)電流控制、預測電流控制、同步PI控制、直接功率控制等，其中基于空間矢量的PWM控制最為流行。矢量控制可以分為電壓定向控制和虛擬磁鏈定向控制兩種。 本文并聯(lián)二重化實驗用小功率PWM整流器系統(tǒng)將采用同步PI控制方法本文逆變器試驗臺系統(tǒng)將采用三相獨立調節(jié)電流的預測電流控制算法，可以單獨控制各相電流的不平衡運行。無電網(wǎng)電動勢傳感器控制方式，其主要實現(xiàn)方案可以分為兩大類：矢量控制(VOC)和直接功率控制(DPC)。其基本思路就是，根據(jù)時間最優(yōu)控制算法求解出跟蹤指令電流所需的最優(yōu)控制電壓，并在動態(tài)過程中降低相應無功分量的響應速度，從而有效的提高了有功分量的動態(tài)響應速度，實現(xiàn)了三相電壓型PWM整流器直流電壓的時間最優(yōu)控制。本文的輔電源試驗臺項目對這方面研究做出了有益的嘗試。自從出現(xiàn)基于坐標變換的PWM整流器的數(shù)學模型之后，各國學者對PWM整流器的數(shù)學模型進行了詳細的研究，, ，并將時域模型分解成高頻、低頻模型，且給出了相應的時域解。但隨著超導技術的發(fā)展，因為超導線圈可以直接作為直流儲能電感，電流型PWM整流器在超導儲能技術中有更大的優(yōu)勢。此外，在大功率PWM整流器設計上，還研究了基于軟開關(ZVS, ZCS)控制的拓撲結構和相應的控制策略，這一技術有待進一步完善。此外，控制策略上還出現(xiàn)了狀態(tài)反饋控制。③電網(wǎng)不平衡條件下的PWM整流器控制一般的策略研究總是假設電網(wǎng)是平衡的。因此，又有學者提出了正、負序雙旋轉坐標系控制，該方法實現(xiàn)了無靜差控制。目前，電流型PWM整流器的研究主要集中在數(shù)學建模及特征分析、網(wǎng)側電流畸變和諧振抑制及控制策略、網(wǎng)側濾波參數(shù)的優(yōu)化設計和不平衡電網(wǎng)條件下的控制設計等上。(6)提高直流側電壓利用率，擴大調制波的控制范圍。 PWM整流器的工作原理PWM整流器是與傳統(tǒng)整流裝置關鍵性的不同之處是用全控型功率器件取代了半控型功率開關或二極管，以PWM斬波控制整流取代了相控整流或不可控整流，因此，PWM整流器具有下列優(yōu)越性能: (1)網(wǎng)側電流為正弦波； (2)網(wǎng)側功率因數(shù)可控或為單位功率因數(shù)； (3)電能雙向流動； (4)較快的動態(tài)控制響應。功率開關橋路為電壓型或電流型橋路組成。假設不變，也是固定不變，此時，PWM整流器交流電壓矢量V端點運動軌跡為一個以為半徑的圓。 (2)當電壓矢量v端點在圓軌跡BC上運動時，PWM整流器運行于整流狀態(tài)。 PWM整流器電路拓撲PWM分類方法很多，但最基本的分類方法是將其分為電壓型PWM整流器(Voltage Source Rectifier, VSR)和電流型PWM整流器(Current SourceRectifier, CSR)兩大類，這主要是因為電壓型、電流型PWM整流器，無論是在主電路結構、PWM信號發(fā)生以及控制策略等方面均有各自的特點，且兩者間存在電路上的對偶性。因此，三相全橋VSR實際上是由三個獨立的單相全橋VSR組合而成的，當電網(wǎng)不平衡時，不會嚴重影響PWM整流器控制性能，由于三相全橋電路所需的功率開關管是三相半橋電路的兩倍，所以三相全橋電路一般較少采用。a 單相CSRb 三相CSR，可以看出，除了直流儲能電感外，與VSR相比，其交流側還增加了濾波電容，與網(wǎng)側電感組成LC濾波器，濾除網(wǎng)側諧波電流，并抑制諧波電壓。當開關頻率很高時，狀態(tài)空間平均法是解決該問題的一種行之有效的方法。不僅要滿足負載對電壓的要求，而且要能控制流過濾電感L中的電流波形為正弦。通過VSR交流側電壓幅值、相位的PWM控制，或通過VSR交流側電流幅值、相位的PWM控制均可實現(xiàn)VSR四象限運行。設計交流側電感應考慮以下兩個方面:(1)電感設計不能太小，否則輸入電流的諧波過大。一方面，從濾波效果看，C值越大越好；另一方面，從體積、重量、價格和動態(tài)特性看，C值又不宜過大。 數(shù)字信號處理器DSP (Digital Signal Processor)作為進行高速數(shù)字信號處理的微處理器，采用改善的哈佛結構，提高了運算速度，除此以外，還采用流水線技術、硬件乘法和乘加指令MAC，獨立的直接存儲器訪問(DMA)總線及其控制器、數(shù)據(jù)地址發(fā)生器(DAG)、定點DSP處理和浮點DSP處理等技術。(2)片上存儲器:128K16位FLASH, 18K16位SRAM, 4K16位BootROM , 1 K16位OTPROM，最大地址訪問A空間4M。DS1305用二一十進制(BCD)碼表示實時時鐘的秒、分、小時、星期、日、月和年的時間信息，并且自動對小月(少于31天的月份)和閏年的日期進行調整，兼有帶AM/PM指示12小時和24小時兩種時間指示格式。除實時時鐘、日歷寄存器和通用寄存器之外，還有作一般數(shù)據(jù)存儲器用的96字節(jié)的NVRAM。DS1305標準三線模式的讀寫操作過程，每個字節(jié)需要16個SCLK時鐘。 主控電路是以DSP為核心的數(shù)字電路，必須對它的輸入量進行隔離，以防止干擾影響微處理器的正常工作或由于電位差而損壞。它的優(yōu)點是能傳輸交流和直流,工作電流小,只能用于小電流范圍。則原邊電阻: ，在電壓供電時，輸出端測量電阻的產(chǎn)品給定參考值為:當傳感器原邊額定電流為時，取值范圍為(200700 )，當傳感器原邊額定電流為士28mA (max)時，取值范圍為(200380 )。由于上述方法在雙極性信號轉換成單極性信號的過程中給測量帶來一定的誤差和干擾會影響被測信號的精度，且電路和信號關系轉換復雜，不宜采用。由于交流電流中含有高次諧波，為了得到精度高和干擾小的采樣信號，需經(jīng)調理后再送入DSP。結果經(jīng)兩次濾波后，不但濾去了諧波，波形接近正弦，而且沒有相位移。 AC電源電壓采樣電路本文選擇15V電源供電，被測AC電源電壓為220V，則對應的副邊輸出電流值為:Is=(110/200)25mA= mA。 從經(jīng)濟性、可靠性以及整個系統(tǒng)設計簡單性考慮，本設計選用富士公司的智能功率模塊6MBP75RA120，其額定為75A/1200V，電源容量為20kW/220VAc，具有以下特點:(1)三相AC變頻輸出電路搭載富士第S代平面型IGBT，實現(xiàn)更低損耗。PWM信號隔離光禍采用東芝公司的高速光禍TLP559，該光耦速度可達1 MB/S，可滿足設計的要求。，SVPWM控制具有較低的開關頻率，且平均降低約30，有效地降低了功率開關管的開關損耗。而在實際控制中，當電壓環(huán)采樣頻率遠高于電網(wǎng)電壓頻率時，和；的誤差對調節(jié)器的影響很小，因此可以不考慮這兩項。a 軟件實現(xiàn)方案b 硬件實現(xiàn)開關方案（扇區(qū)1），除了PWM輸出占空比為。(注:表中，電壓矢量在每個扇區(qū)的旋轉方向始終為正方向) 扇區(qū)占空比U0、U60U60、U120U1U180U180、U240U2U300U300、U 360t1Uref2Uref3Uref1Uref2Uref3Uref1t2Uref1Uref2Uref3Uref1Uref2Uref3 ，在確定占空比前，必須先知道輸出電壓矢量所在的扇區(qū)。3)計算N，根據(jù)N、基本矢量和旋轉方向。在軟件上也采取了相應的措施，以保證軟件達到近乎100%正確率，即使在極端情況下發(fā)生錯誤，也應盡可能地限制故障的范圍，避免導致嚴重的結果。perpage原則也保證了讀程序時不必前后翻頁。在不同的時期發(fā)現(xiàn)一個錯誤，修正這個錯誤所要花費的代價是很不一樣的。 當程序利用定點數(shù)來執(zhí)行算術運算(加，減，乘或除)時，它實際上是操作整數(shù)?；c的位置由需要表示的最大數(shù)來決定，稱為定點數(shù)的定標。以16位數(shù)為例，Q表示法用Q0、Q1, ...Qi、...Q15分別表示小數(shù)點在DO位之后、D1位之后...Di位之后...D15位之后注(注意:D15位是符號位)。這表示程序員必須自己跟蹤基點的位置。為了以較小的代價獲得高質量的軟件，測試從一開始就進行(Test From Beginning)，使得錯誤能盡可能早地發(fā)現(xiàn)并將之修正，減少錯誤延續(xù)到后續(xù)設計步驟中的可能性。（4)作用域原則每個變量，標志字都有其作用域，或者說存在周期，在其作用域外訪問某一變量，標志被認為是非法的。但在偏重于硬件的控制領域開發(fā)、研究中，人們往往還沒有軟件工程，軟件管理的概念，導致了一系列的問題。5)計算比較寄存器CMPRl和CMPR2(或CMPR4和CMPRS)的值。因此，由、三個變量與0的關系可以求 得電壓矢量所在地的扇區(qū)值。在一個載波周期內總有一個橋臂上的開關器件不需換流(PWM1觸發(fā)脈沖控制的開關器件不用換流)，此時，開關器件的平均開關頻率較低，開關損耗校，但是，輸出電壓的諧波含量增大。根據(jù)瞬時無功功率理論，可以得到: 也就是說，在坐標系下，輸入電流矢量和電壓矢量同相位，那么轉化到ABC坐標系下，三相輸入電壓也就分別和三相輸入電流同相位，功率因數(shù)為1。在上下臂信號輸入端， (最小值)的下拉電阻。(需要自舉電容，二極管等)(3)內置IGBT驅動電路，過載保護，控制電源欠壓保護功能。采樣電路如圖410所示。如果MAX4351(IC4A)輸入端為高電平則反向后輸出端就是低電平，Tas1端開路，相當于低電平，反之，輸入低電平，則Tasl產(chǎn)生高電平。序號原邊額定電流副邊輸出電壓原邊線圈電阻原邊線圈電感123 交流輸入電壓信號作為同步信號，由于從電網(wǎng)輸入的電壓信號往往不是純正弦波，為此，必須對其進行濾波才能準確檢測電網(wǎng)輸入電壓的相位。單電源+2. 5V供電，直接將被測雙極性信號轉換成單極性信號，無需另加電平轉換電路，這使得采樣電路簡單且干擾小。 由于直流輸出的電壓含有一定的高次諧波，通過TLV2374及其外圍電路組成的低通濾波器對直流輸出電壓進行濾波。直流輸出電壓檢測與調理單元是直流側電壓控制閉環(huán)的前端傳感器，其目的是測量直流側電容電壓，由于電容含有一定的紋波，故需引入濾波環(huán)節(jié)。光耦的主要作用就是起隔離作用，由于隔離也就具有保護功能。輸入時，SCLK的上升沿數(shù)據(jù)有效。以下為控制寄存器(OF讀，8F寫): 76543 21EOSCWP00INTCNAIE1AIE0EOSC:設置為0使振蕩器開始工作，設置為1, DS1305處于低功耗閑置狀態(tài)。SERMODE接地，串口訪問模式設定為標準3線模式:SD1(串口數(shù)據(jù)輸入)與SDO(串