[發(fā)明專利]一種基于SOPC的交錯(cuò)并聯(lián)APFC裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710557392.5
• 申請(qǐng)日: 2017-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN107317475A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閻昌國;劉小雍;敖邦乾;熊中剛;楊航;張強(qiáng);曲詳君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遵義師范學(xué)院
• 主分類號(hào): H02M1/42
• 分類號(hào): H02M1/42
• 代理公司: 南寧東智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 巢雄輝,汪治興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于SOPC的交錯(cuò)并聯(lián)APFC裝置。

背景技術(shù)

隨著電力電子控制技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的電力電子裝置被應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，但同時(shí)也導(dǎo)致電網(wǎng)諧波污染問題日益突出，并對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。研究已表明，有源功率因數(shù)校正(APFC)電路是遏制電網(wǎng)諧波污染的有效方法之一。APFC電路是一類高功率因數(shù)整流器，在獲得直流電壓的同時(shí)，其輸入電流波形和相位跟蹤輸入電壓，提高了功率因數(shù)，減小了網(wǎng)側(cè)電流諧波，其功率因數(shù)校正效果明顯。

為了實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，控制器作為核心，在提升系統(tǒng)性能與提高轉(zhuǎn)換效率等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。就目前的APFC裝置來說，常采用模擬式或其控制器為串行結(jié)構(gòu)的數(shù)字式，例如單片機(jī)、ARM、高性能的DSP。而這類APFC裝置存在以下缺陷：

1、模擬式架構(gòu)的APFC裝置存在元器件參數(shù)偏差大、老化問題以及熱漂移等缺陷；

2、串行結(jié)構(gòu)數(shù)字式架構(gòu)的APFC裝置存在響應(yīng)速度慢、系統(tǒng)可編程能力差、精度低、穩(wěn)定性差，抗干擾能力差，校正效果不理想，設(shè)計(jì)更換能力低、體積笨重等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于SOPC的交錯(cuò)并聯(lián)APFC裝置，交錯(cuò)并聯(lián)APFC裝置具有功率因數(shù)高、輸入電流紋波小、轉(zhuǎn)換效率高以及控制能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，更能適合電力電子裝置高大功率場合發(fā)展的現(xiàn)狀需求。

本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種基于SOPC的交錯(cuò)并聯(lián)APFC裝置，包括主電路、霍爾傳感器、信號(hào)調(diào)理電路+AD7874單元、SOPC控制單元以及驅(qū)動(dòng)電路；

所述主電路包括依次連接的交流電源、整流橋、交錯(cuò)并聯(lián)Boost變換器以及負(fù)載電阻Ro；所述主電路，用于對(duì)交流電源整流并向霍爾傳感器提供整流后的輸出電壓V_g、流經(jīng)交錯(cuò)并聯(lián)Boost變換器的電感電流i_L1、i_L2以及交錯(cuò)并聯(lián)Boost變換器的輸出電壓V_o，實(shí)現(xiàn)電路的輸入電流在相位和波形上與整流后的輸出電壓一致，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的校正；

所述霍爾傳感器，與所述主電路連接，用于對(duì)整流后的輸出電壓V_g、輸入電流i_L1、i_L2以及直流輸出電壓V_o四路信號(hào)進(jìn)行采集；

所述信號(hào)調(diào)理電路+AD7874單元，與所述霍爾傳感器的輸出端連接，用于對(duì)霍爾傳感器采集到的四路信號(hào)進(jìn)行濾波、電平轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送給所述SOPC控制單元；

所述SOPC控制單元，與所述信號(hào)調(diào)理電路+AD7874單元連接，包括A/D控制存儲(chǔ)模塊、電壓比較器、電流比較器、乘法器、PI控制器以及PWM模塊；所述A/D控制存儲(chǔ)模塊，與所述信號(hào)調(diào)理電路+AD7874單元連接，用于對(duì)AD7874的模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行有序控制，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到A/D控制存儲(chǔ)模塊的FIFO中，以便后續(xù)的處理與分析；所述PI控制器，為自定制的符合Avalon總線接口的PI控制器，用于實(shí)現(xiàn)雙環(huán)PI控制算法，保證所述APFC裝置在既定控制策略下有序地工作；所述PWM模塊，為自定制的符合Avalon總線接口的PWM信號(hào)發(fā)生器，用于輸出PWM信號(hào)；

所述驅(qū)動(dòng)電路，與所述PWM模塊連接，用于將PWM模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，再輸出給交錯(cuò)并聯(lián)Boost變換器中的兩個(gè)功率MOSFET管，以滿足功率MOSFET管所需的驅(qū)動(dòng)電壓，控制兩個(gè)功率MOSFET管的導(dǎo)通與關(guān)斷，對(duì)主電路并聯(lián)的Boost變換器進(jìn)行交錯(cuò)控制，從而減少了開關(guān)器件的應(yīng)力，降低了電子器件選取及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度，提高了系統(tǒng)的輸出功率等級(jí)。