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基于DSP控制的PFC变换器的新颖采样算法


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经计算可得最大开关频率为

fs=1/(D2T+τsam)    (10)

本周期时间脉冲宽度DT是利用上一周期所获得采样值经计算得到的,再根据DT是否大于τosc+τsam来确定采样时间是否合适。如果DT>τosc+τsam,如图3(a)所示,D1T便是合适的采样点;如果DT<τosc+τsam,则iL(D2T)被采样,但不能直接用iL(D2T)来计算脉宽,因为,在iL(D1T)和iL(D2T)之间存在着一定的误差(此误差可通过电流补偿环路中的积分算法来消除)。因此,必须先从iL(D2T)中求出iL(D1T)的值。这又需要考虑两种情况,分别如图3(b)和(c)所示。

1)DT<D1T=τosc

在此条件下,两个采样点D1T和D2T都位于开关周期的截止时间段,如图3(b)所示。这两个点的采样误差为

ΔiL1=iL(D1T)-iL(D2T)

=[(Vout-|Vin|]/L(D2-D1)T    (11)

2)D1T<DT?D1T+τsam


    在此条件下,采样点D1T和D2T分别位于开关S的导通时间和截止时间,如图3(c)所示,此时可得到式(12)及式(13)。

iL(DT)-iL(D1T)=|Vin|/L(D-D1)T    (12)

iL(DT)-iL(D2T)=[Vin]/L(D2-D)T    (13)

由式(12)及式(13)又可以得到

ΔiL2=iL(D1T)-iL(D2T)

=Vout/L(D2-D)T-|Vin|/L(D2-D1)T    (14)

图4给出了上述转换过程的流程。通过该流程得到的值与通过SSOP方法所得到的值相等,并且它的采样数据不再受开关噪声的影响。

4 实验结果

将此算法运用到一台2kW的PFC变换器中,为了提高效率并减少噪声,选择开关频率为33kHz,采用DSPTMS320F240作为控制芯片,其最大采样保持时间τsam约为1μs。开关转换后的每一个振荡周期τosc约为6μs。再根据式(8)及式(9),采样点D1T和D2T分别选在6μs和13μs处,输入和输出电压分别为交流220~240V和直流400V。

图5所示为在3种不同采样模式下的感应电流波形。图6为输入电压和输入电流波形图。经测量,输入电流的总谐波失真为6.4%,功率因数为0.98。

5 结语

本文提出了一种DSP控制的PFC的新颖的采样算法,它节省了大量的系统资源,这些节省的系统资源又可以用来控制DC/DC或DC/AC变换器。该方案使整个系统仅用一片DSP芯片来控制,从而大大降低了硬件的成本。本文的方法和结论对于分析、设计和调试所有含开关的数字采样电路

《基于DSP控制的PFC变换器的新颖采样算法(第3页)》
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