一種基於dsc的高頻開關電源全數字pfc控制系統的製作方法
2023-05-22 09:19:21
專利名稱：一種基於dsc的高頻開關電源全數字pfc控制系統的製作方法
技術領域：
—種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統技術領域[0001]本實用新型涉及的是電力直流電源、通信直流電源系統的全數字功率因數校正技術，具體涉及的是一種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統。
背景技術：
[0002]隨著電力電子技術的發展，人們對功率因數的要求亦是越來越高，在電力電子設備長期運行時，提高用電質量，改善設備運行條件，可節約電能，減少線路中的功率損失，所以對高頻開關電源來說功率因數的校正系統是必不可少的。所以設計一種基於數位訊號控制的DSC高頻開關電源全數字功率因數校正的PFC控制系統，主要用於電力直流電源、通信基礎電源系統的全數字功率因數校正，這種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統能夠更好的校正功率因數，減輕電網負擔，提高用戶用電質量，能很好的保護運行設備。發明內容[0003]本實用新型的目的是解決高頻開關電源工作時，功率因數校正的問題，它能夠實時的檢測交流輸入的電流與交流輸入的電壓，通過採集回來的電流電壓數值，在DSC內部進行分析與處理後，數字量由DSC的增強型脈寬調製EPWM發出，使得交流輸入的電流與電壓的相位趨於一致，提高了高頻開關電源的功率因數。[0004]為達到上述的目的，本實用新型的技術方案如下:一種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統，是由電壓檢測單元、電流檢測單元、DSC系統控制處理單元、EPWM功率因數校正環路控制單元組成的，其特徵在於:電壓檢測單元和電流檢測單元分別與DSC系統控制處理單元連接，DSC系統控制處理單元與EPWM功率因數校正環路控制單元連接。[0005]本系統主要採用TI的C2000系列DSC作為主控晶片，這種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統，是通過DSC內部AD對三相輸入電流和三相輸入電壓進行採樣，然後根據採樣值在DSC內部進行數字環路控制，運算結果通過輸出三組EPWM對整個系統環路進行控制，提升高頻開關電源功率因數。在電壓檢測單元將檢測電壓的分壓電阻安裝在高頻開關電源全數字PFC控制系統的控制板上進行檢測，並且DSC控制處理部分的EPWM信號通過連接器與EPWM環路控制部分進行電信號的傳遞。此系統主要是將交流輸入的電流和電壓採樣回DSC中做反饋，根據採回來的電流數值與電壓數值，進行PFC數字環路運算，計算後數值輸出到EPWM環路控制部分，完成了高頻開關電源全數字PFC控制系統的閉環控制，使得功率因數得到了有效的校正。[0006]本實用新型解決了高頻開關電源功率因數校正效率低及抗幹擾的問題，此系統具有全數字功率因數校正，功率因數校正校準效率高，抗幹擾性強，成本低，可靠性高等特點。
[0007]圖1為電壓檢測單元電路圖；[0008]圖2為電流檢測單元電路圖之一；[0009]圖3為電流檢測單元電路圖之二；[0010]圖4為DSC系統控制處理單元電路圖之一；[0011]圖5為DSC系統控制處理單元電路圖之二 ；[0012]圖6為EPWM功率因數校正環路控制單元電路圖；[0013]圖7為系統原理示意框圖，其中1、電壓檢測單元，2、電流檢測單元，3、DSC系統控制處理單元，4、EPWM功率因數校正環路控制單元。
具體實施方式
[0014]
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明:這種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統，它包括電流、電壓檢測單元、DSC系統控制處理單元和EPWM功率因數校正環路控制單元，通過DSC內部AD對三相輸入電流和三相輸入電壓進行採樣，然後根據採樣值進行在DSC內部進行數字環路控制，運算結果通過輸出三組EPWM對整個系統環路進行控制，提升高頻開關電源功率因數。電壓檢測單元是將檢測電壓的分壓電阻安裝在高頻開關電源全數字PFC控制系統的控制板上進行檢測，DSC控制處理單元的EPWM信號通過連接器與EPWM功率因數校正環路控制單元進行電信號的傳遞，系統將交流輸入的電壓電流反饋值實時發送給DSC控制處理，處理完畢後由EPWM功率因數校正環路控制單元進行輸出，實時對環路進行調節，系統形成閉環模式，當系統趨於穩定，此時整個系統的功率因數得到最優化的校正。[0015]具體的工作情況如下:[0016]1、電壓檢測:電壓檢測單元電路如圖1所示，電路由V_in為交流輸入端子，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8 為電阻，Cl 為電容構成。其中 V_in 與 R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8 構成分壓電路，直流3V與上拉電阻Rl和分壓電路後的電壓形成電壓節點，根據電壓節點方程計算得交流220V對應在(T3V內，滿足DSC內部AD電壓採樣基準，經過電壓節點後將電壓信號傳送到DSC。其中分壓電阻R8安裝在高頻開關電源全數字PFC控制系統的控制板上進行檢測。[0017]2、電流檢測:電流檢測單元電路如圖2、圖3所示，電路由I_in、GND_in為交流輸入端子、R9、RIO、Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21 為電阻，C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10為電容，D1、D2為二極體，U1、U3為運放，U2為光電隔離器構成。其中I_in、GND_in進入到電路中經R17、C5、C6、C9和光電隔離器件U2組成的隔離轉換電路轉換後輸出，輸出電流由電阻 R9、RIO、Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R18、R19、R20、R21、電容C2、C3、C4、C7、C8、C10、二極體Dl、D2和運放Ul、U3構成的絕對值電路輸出後將電流信號送至DSC，由DSC進行數字環路處理。[0018]3、DSC系統控制處理:DSC系統控制處理單元如圖4、圖5所示，其中R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29 為電阻，Cll、C12、C13、C14、C15、C16 為電容，U4 是採用 TI 的 C2000 系列 DSC, Xl 為晶振構成。C12、C14、R26 和 Xl 構成 DSC 晶振電路，Cll、C13、C15、C16、R27、R29構成了 DSC的基礎電路，R28為A/D的OV基準電阻。R23、R24和R25為下拉電阻，在系統工作時，DSC通過內部A/D實時的將當前的電壓電流後，通過DSC內部EPWM模塊對環路進行調節，是的功率因數得到校正。[0019]4、EPWM功率因數校正環路控制:EPWM功率因數校正環路控制單元電路如圖6所示，其中DR1、DR2為2路EPWM驅動、OV-A為中性點，Q1、Q2為MOS管，R30、R31為電阻，PH為母線電壓構成。在系統工作時，由DSC系統控制處理部分輸出的EPWM連接到Q1、Q2 ；Q1,Q2的導通關斷，調節了整個系統的功率因數。其特徵是DSC控制處理部分的EPWM信號通過連接器與EPWM功率因數校正環路控制部分進行電信號的傳遞。
權利要求1.一種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統，是由電壓檢測單元、電流檢測單元、DSC系統控制處理單元、EPWM功率因數校正環路控制單元組成的，其特徵在於:電壓檢測單元和電流檢測單元分別與DSC系統控制處理單元連接，DSC系統控制處理單元與EPWM功率因數校正環路控制單元連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統，其特徵在於:所述的DSC系統控制處理單元採用TI的C2000系列DSC作為主控晶片。
3.根據權利要求1所述的一種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統，其特徵在於:所述的電壓檢測單元是將檢測電壓的分壓電阻安裝在高頻開關電源全數字PFC控制系統的控制板上進行檢測。
4.根據權利要求1所述的一種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統，其特徵在於:所述的DSC系統控制處理單元的EPWM信號通過連接器與EPWM功率因數校正環路控制單元進行電信號的傳遞。
專利摘要本實用新型涉及一種基於DSC的高頻開關電源全數字PFC控制系統，具體涉及到通過DSC內部AD對三相輸入電流和三相輸入電壓進行採樣，然後根據採樣值進行在DSC內部進行數字環路控制，運算結果通過輸出三組EPWM對整個系統環路進行控制，提升高頻開關電源功率因數。它包括電流檢測單元、電壓檢測單元、DSC系統控制處理單元、EPWM功率因數校正環路控制單元。此系統主要是採用DSC進行處理與控制，能夠實時採集系統輸入的電流及電壓，通過採樣數值進行數字環路控制、EPWM環路輸出，從而達到提高高頻開關電源的功率因數。
文檔編號H02M1/42GK202978693SQ20122065232
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月1日 優先權日2012年12月1日
發明者李淼, 劉富利, 遲爽, 韋健 申請人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司