[發明專利]一種三相有源功率因數校正模塊

在審

• 申請號: 202010018290.8
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111130335A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 趙豪兵;查文琦;仲康正
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種三相有源功率因數校正模塊，包括功率因數校正主功率板、DSP控制板、鋁基板，功率因數校正主功率板安裝在鋁基板上，DSP控制板以平放的形式插在功率因數校正主功率板上。其中功率因數校正主功率板的開關管和整流二極管固定在鋁基板的凸臺上散熱，器件和凸臺間加裝絕緣墊片。功率因數校正主功率板將三相輸入電壓和三相輸入電流以及輸出電壓的數值傳給DSP控制板、DSP控制板根據采樣得到的電壓和電流數值進行閉環運算并輸出驅動脈沖驅動功率因數主功率板上的開關管的開通和關斷，通過控制開關管的開通和關斷完成功率因數校正并得到一個穩定的預設的輸出電壓值。

技術領域

本發明涉及一種三相有源功率因數校正模塊。

背景技術

三相有源功率因數校正電路適用于大功率的應用場合，由于三相相間存在耦合且三相有源功率因數電路的工作機理比較復雜，目前已有的設計方案采用數字控制，數字控制涉及的控制變量很多，需要對很多關鍵變量進行顯示，環路參數的設計需要推導出功率級具體的傳遞函數，但三相電路已有的建模方法都比較復雜，這也導致傳遞函數的推導很困難，現有的數字解決方案，一般通過上位機去顯示關鍵變量的內容，這增加了設計的難度和周期，而且對于閉環參數的設計多采用觀察環路運行情況去作調整，這會消耗大量的時間同時也會有安全隱患。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種三相有源功率因數校正模塊，包括鋁基板、功率因數校正主功率板以及DSP控制板。功率因數校正主功率板安裝在鋁基板上，開關管和整流二極管安裝在鋁基板的凸臺上，鋁基板提供散熱。功率因數校正主功率板和DSP控制板完成功率因數校正并實現一個穩定的輸出。功率因數校正主功率板電路包括三相輸入濾波電路、功率因數校正主電路、三相輸入電流和三相輸入電壓采樣調理電路、輸出電壓采樣調理電路、隔離驅動電路。功率因數校正主功率板上設計輔助供電電路給DSP控制板供電。DSP控制板電路包括板載仿真器電路、DSP控制器最小系統電路以及外圍電路。設計了功率因數校正主功率板的印制板以及DSP控制板的印制板。DSP控制板上集成板載仿真電路，可以直接通過將DSP控制板和PC機相連來實現程序的下載和控制器和Code Composer Studio的通信。

功率因數校正主功率板中，每個橋臂上有兩個開關管，開關管采用背對背的連接方式，即開關管的源極相連接，同一個橋臂的兩個開關采用同一個驅動即開關管同時開啟和關閉，驅動的調制采用脈沖寬度調制。在Code Composer Studio中編寫了主控制程序，主控程序包括閉環控制程序、保護程序、以及和SFRA軟件通信的接口程序，主程序中采用定時中斷的辦法，每隔一定時間，程序進入中斷程序，控制器在中斷程序中先讀取三相電壓、三相電流以及輸出電壓的值，并對采樣的數值進行軟件濾波然后計算并更新下一周期的驅動脈寬，在程序中對脈寬的上下限做出限制。由于涉及的變量很多，針對不同的調試階段，利用Code Composer Studio的腳本語言編寫了應用于不同調試階段的腳本文件，通過控制臺打開不同的腳本文件從而把不同調試階段需要監控的變量值都加載到窗口中，方便了調試，節約調試時間。打開SFRA軟件并和DSP控制板進行連接，設置好相應的參數對裝置進行軟件掃頻獲得裝置的開環和閉環的伯德圖，跟據伯德圖上的增益裕度和相位裕度調整環路參數直到相位裕度和增益裕度到一個合適的值然后更新環路參數到主程序中，結合三相電壓和電流的波形以及功率因數的值判斷設計的閉環環路參數的合理性，通過這種方式可以快速找到合適的環路參數，節約調試時間，在整個過程中，主程序實時監控過壓和過流的情況，一旦出現過壓或者過流便關閉驅動輸出，起到保護作用。

本發明提出一種三相有源功率因數校正模塊可以實現在單相有效值為220V、50Hz的輸入條件下，額定輸出功率為5.5kW，輸出最高可達到6kW，該模塊在額定輸出功率下功率因數接近1，輸入電流諧波含量小于2％。該模塊效率平均值為97.58％，峰值為98.2％。

結合附圖對本發明做進一步的解釋說明。

附圖說明

圖1功率因數校正主功率板電路框圖。