本发明专利技术涉及一种三相有源功率因数校正模块，包括功率因数校正主功率板、DSP控制板、铝基板，功率因数校正主功率板安装在铝基板上，DSP控制板以平放的形式插在功率因数校正主功率板上。其中功率因数校正主功率板的开关管和整流二极管固定在铝基板的凸台上散热，器件和凸台间加装绝缘垫片。功率因数校正主功率板将三相输入电压和三相输入电流以及输出电压的数值传给DSP控制板、DSP控制板根据采样得到的电压和电流数值进行闭环运算并输出驱动脉冲驱动功率因数主功率板上的开关管的开通和关断，通过控制开关管的开通和关断完成功率因数校正并得到一个稳定的预设的输出电压值。
A three-phase active power factor correction module
【技术实现步骤摘要】
一种三相有源功率因数校正模块
本专利技术涉及一种三相有源功率因数校正模块。
技术介绍
三相有源功率因数校正电路适用于大功率的应用场合，由于三相相间存在耦合且三相有源功率因数电路的工作机理比较复杂，目前已有的设计方案采用数字控制，数字控制涉及的控制变量很多，需要对很多关键变量进行显示，环路参数的设计需要推导出功率级具体的传递函数，但三相电路已有的建模方法都比较复杂，这也导致传递函数的推导很困难，现有的数字解决方案，一般通过上位机去显示关键变量的内容，这增加了设计的难度和周期，而且对于闭环参数的设计多采用观察环路运行情况去作调整，这会消耗大量的时间同时也会有安全隐患。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种三相有源功率因数校正模块，包括铝基板、功率因数校正主功率板以及DSP控制板。功率因数校正主功率板安装在铝基板上，开关管和整流二极管安装在铝基板的凸台上，铝基板提供散热。功率因数校正主功率板和DSP控制板完成功率因数校正并实现一个稳定的输出。功率因数校正主功率板电路包括三相输入滤波电路、功率因数校正主电路、三相输入电流和三相输入电压采样调理电路、输出电压采样调理电路、隔离驱动电路。功率因数校正主功率板上设计辅助供电电路给DSP控制板供电。DSP控制板电路包括板载仿真器电路、DSP控制器最小系统电路以及外围电路。设计了功率因数校正主功率板的印制板以及DSP控制板的印制板。DSP控制板上集成板载仿真电路，可以直接通过将DSP控制板和PC机相连来实现程序的下载和控制器和CodeComposerStudio的通信。功率因数校正主功率板中，每个桥臂上有两个开关管，开关管采用背对背的连接方式，即开关管的源极相连接，同一个桥臂的两个开关采用同一个驱动即开关管同时开启和关闭，驱动的调制采用脉冲宽度调制。在CodeComposerStudio中编写了主控制程序，主控程序包括闭环控制程序、保护程序、以及和SFRA软件通信的接口程序，主程序中采用定时中断的办法，每隔一定时间，程序进入中断程序，控制器在中断程序中先读取三相电压、三相电流以及输出电压的值，并对采样的数值进行软件滤波然后计算并更新下一周期的驱动脉宽，在程序中对脉宽的上下限做出限制。由于涉及的变量很多，针对不同的调试阶段，利用CodeComposerStudio的脚本语言编写了应用于不同调试阶段的脚本文件，通过控制台打开不同的脚本文件从而把不同调试阶段需要监控的变量值都加载到窗口中，方便了调试，节约调试时间。打开SFRA软件并和DSP控制板进行连接，设置好相应的参数对装置进行软件扫频获得装置的开环和闭环的伯德图，跟据伯德图上的增益裕度和相位裕度调整环路参数直到相位裕度和增益裕度到一个合适的值然后更新环路参数到主程序中，结合三相电压和电流的波形以及功率因数的值判断设计的闭环环路参数的合理性，通过这种方式可以快速找到合适的环路参数，节约调试时间，在整个过程中，主程序实时监控过压和过流的情况，一旦出现过压或者过流便关闭驱动输出，起到保护作用。本专利技术提出一种三相有源功率因数校正模块可以实现在单相有效值为220V、50Hz的输入条件下，额定输出功率为5.5kW，输出最高可达到6kW，该模块在额定输出功率下功率因数接近1，输入电流谐波含量小于2％。该模块效率平均值为97.58％，峰值为98.2％。结合附图对本专利技术做进一步的解释说明。附图说明图1功率因数校正主功率板电路框图。图2DSP控制板电路框图。图3模块框图。图4模块工作框图。图5DSP控制板外形图。图6功率因数校正功率板外形图。图7铝基板俯视图。具体实施方式本专利技术铝基板俯视图如图七所示，功率因数校正主功率板外形图如图六所示，DSP控制板外形图如图五所示。本专利技术实施例采用的铝基板尺寸为280mm*185mm，整个模块高40mm。按照图四将模块和三相输入源以及负载连接好，用USB电缆将DSP控制板和PC机连接起来，把代码下载进DSP控制器中，选择实时模式使能DSP控制板和CodeComposerStudio的通信，在脚本控制台打开对应的调试过程的脚本将对应调试过程中需要监控的变量的值显示到窗口中，同时将三相电压和电流变量用画图功能实现波形显示，接通三相源，将三相输入电压调整到合适的输入，此时辅助供电电路也开始工作，并给DSP控制板供电，有相应的发光二极管变亮说明辅助供电电路开始工作。调节大功率电阻箱到合适的负载，在变量的可视界面操作相应的变量的值从而改变DSP寄存器中对应变量的值实现控制的使能，此时控制器开始执行闭环控制程序并开始输出驱动到和三相桥臂相连接的开关管，每个桥臂上有两个背对背的开关管即一个开关管的源极连接另一个开关管的源极，两个开关管的驱动一样，即开关管同时开启和关闭，驱动的调制采用脉冲宽度调制，采用定时中断的办法，每隔一定时间，程序进入中断程序，控制器在中断程序中先读取三相电压、三相电流以及输出电压的采样值，并对采样的数值进行软件滤波然后计算并更新下一周期的驱动脉宽，在程序中对脉宽的上下限做出限制。打开SFRA软件并和控制板进行连接，设置好相应的参数后，开始软件扫频，通过扫频获得功率级的开环和闭环的伯德图，输入不同的环路参数值，装置的开环和闭环伯德图会有不同的变化，增益裕度和相位裕度也在跟着变化，跟据伯德图上的增益裕度和相位裕度调整环路参数直到相位裕度和增益裕度到一个合适的值然后更新环路参数到主程序中，通过脚本语言打开的窗口中功率因数变量的值以及绘制的相电压和相电流的波形实时观察装置是否实现功率因数校正的功能从而判断环路参数值设计的合理性，同时控制板根据测量的相电压和相电流的值进行过压、欠压和过流的判断和保护，如果环路参数不合理则继续优选参数，直到完成整个三相有源功率因数校正模块的设计调试。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三相有源功率因数校正模块，其特征在于：包括铝基板、功率因数校正主功率板以及DSP控制板；功率因数校正主功率板安装在铝基板上，开关管和整流二极管安装在铝基板的凸台上，铝基板提供散热；功率因数校正主功率板将三相输入电压和三相输入电流以及输出电压的数值传给DSP控制板、DSP控制板根据采样得到的电压和电流数值进行闭环运算并输出驱动脉冲驱动功率因数主功率板上的开关管的开通和关断，通过控制开关管的开通和关断完成功率因数校正并得到一个稳定的预设的输出电压值。/n
【技术特征摘要】
1.一种三相有源功率因数校正模块，其特征在于：包括铝基板、功率因数校正主功率板以及DSP控制板；功率因数校正主功率板安装在铝基板上，开关管和整流二极管安装在铝基板的凸台上，铝基板提供散热；功率因数校正主功率板将三相输入电压和三相输入电流以及输出电压的数值传给DSP控制板、DSP控制板根据采样得到的电压和电流数值进行闭环运算并输出驱动脉冲驱动功率因数主功率板上的开关管的开通和关断，通过控制开关管的开通和关断完成功率因数校正并得到一个稳定的预设的输出电压值。
2.根据权利要求1所述的一种三相有源功率因数校正模块，其特征在于：功率因数校正主功率板电...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵豪兵，查文琦，仲康正，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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