1.1 主電路
圖2為三相PWM整流橋主電路，包括交流側的電感、電阻、直流輸出電容，以及由全控開關器件和續(xù)流二極管組成的三相半橋電路。ua、ub、uc為電源電壓，L為交流側濾波電感，主要作用為隔離電網電動勢與交流側電壓，濾除交流側PWM諧波電流，實現(xiàn)PWM整流器交流側正弦波電流控制。電阻R為濾波電感L的等效電阻和功率開關管損耗等效電阻的合并，C為直流側支撐電容，其主要作用為緩沖三相電壓型PWM整流器交流側與直流負載間的能量交換，且穩(wěn)定VSR直流側電壓，抑制直流側諧波電壓。
1.2過零檢測電路
過零檢測電路如圖3所示。過零觸發(fā)電路的作用是根據相電壓的過零點來鑒別系統(tǒng)所處的區(qū)間，通過過零觸發(fā)脈沖使系統(tǒng)軟件產生中斷來調用相應的控制脈沖計算程序。電壓經過電阻分壓和濾波，通過LM393構成的過零比較電路得到與電網輸入相電壓信號同步的方波信號，經過SN74121N變成和方波同步的觸發(fā)脈沖，隨后被送到DSP控制芯片的捕獲接口，用來產生邊沿捕獲信號以觸發(fā)相應的中斷，從而調用相應的中斷服務子程序。
2 軟件設計
空間矢量PWM(SVPWM)控制策略是依據變流器空間電壓(電流)矢量切換來控制變流器的一種思路新穎的控制策略。SVPWM具有電壓利用率高、動態(tài)響應快等優(yōu)點，另外，簡單的矢量模式切換更易于單片微處理器實現(xiàn)。根據空間矢量的控制原理，三相對稱的整流器開關輸入電壓可視作一個空間電壓矢量V來處理，利用整流器8個基本電壓空間矢量V0～V7的不同組合合成幅值相同、相位不同的空間電壓矢量V。區(qū)間劃分與基本電壓空間矢量之間的關系如圖4所示。
假設電壓空間矢量V在I區(qū)間，那么需要基本電壓矢量V1、V2、V0/7共同作用來合成。依據平行四邊形法則，有
T1、T2分別為矢量V1、V2在一個開關周期中的持續(xù)時間；Ts為PWM開關周期。令零矢量V0/7的持續(xù)時間為T0/7，則
令V與V1間的夾角為θ，又因∣v1∣=∣V2∣=2Udc／3，可得
其中Udc為輸出直流電壓。
本系統(tǒng)軟件設計包括主程序、中斷服務子程序、電壓滯環(huán)模塊、電壓外環(huán)PI調節(jié)模塊、數(shù)字電流環(huán)PI調節(jié)模塊、扇區(qū)判斷子程序和SVPWM產生子程序等。圖5為主程序流程，圖6為中斷服務程序流程。主程序主要完成DSP控制器的系統(tǒng)初始化，模數(shù)轉換模塊、事件管理器模塊等相關控制寄存器的初始化，系統(tǒng)中控制用的狀態(tài)變量的初始化。在中斷程序中，通過調用一些子程序模塊，完成相應的控制算法，輸出PWM控制脈沖等。
3 實驗結果
搭建了11KVA整流實驗樣機硬件平臺，輸入三相電壓有效值為220 V，頻率為50 Hz。圖7為A相輸入電壓和電流波形，可以看出輸入電流波形呈正弦化，電源電壓和輸入交流電流同相位，基本實現(xiàn)了單位功率因數(shù)整流。圖8為輸出直流電壓波形，可以看出輸出直流電壓比較平滑，脈動小，基本穩(wěn)定在620 V。圖9為同一橋臂上下功率管PWM波形，為了防止上下管同時導通，設置了5 μs的死區(qū)。
結 語
本系統(tǒng)采用了TMS320LF2407DSP控制芯片，簡化了系統(tǒng)的硬件結構，提高了系統(tǒng)的實時性和可靠性。三相PWM整流器采用SVPWM控制，提高了電壓的利用率。簡單的空間矢量切換模式更易于單片微處理器實現(xiàn)，可以使網側電流正弦化，基本實現(xiàn)單位功率因數(shù)整流。本系統(tǒng)對實際工程應用有一定的指導意義。