系統(tǒng)工作原理

通過(guò)I2C/PMBus接口實(shí)現(xiàn)處理器與PFC控制器的通信,I2C數(shù)字隔 離器提供域之間的接口,如圖5所示。處理器位于SELV電氣域 內(nèi),PFC控制器參考高壓域內(nèi)的直流總線通用電軌。三相逆變器 的柵極驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)雙通道隔離器,從處理器PWM模塊路 由輸出。I2C接口的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)以及通用數(shù)字信號(hào)同樣通過(guò)數(shù) 字隔離器路由。

PFC控制器管理升壓PFC電路的控制和監(jiān)控。這些任務(wù)從主電機(jī)控 制軟件的流程中分流至低優(yōu)先級(jí)的程序中,如圖6所示。PFC控制 器參數(shù)在啟動(dòng)期間配置。如果已有該功能,則通?？梢酝ㄟ^(guò)將 配置參數(shù)寫(xiě)入控制器IC的EEPROM存儲(chǔ)器而跳過(guò)該步驟。如圖6所 示,在典型電機(jī)控制系統(tǒng)中,速度和電流測(cè)量以及PWM控制器更 新將作為高優(yōu)先級(jí)中斷處理,而電流測(cè)量與PWM信號(hào)同步?？稍O(shè) 置PFC控制器以便處理輸入側(cè)測(cè)量,比如輸入交流線路電壓和電 流、直流總線電壓、輸入功率、PFC電路溫度。這些測(cè)量對(duì)于電 機(jī)控制算法而言不算關(guān)鍵,不過(guò)直流總線電壓測(cè)量對(duì)于無(wú)傳感器 算法可能比較重要。但這些測(cè)量對(duì)于整體系統(tǒng)級(jí)監(jiān)控和控制器優(yōu) 化而言比較重要。它們可以進(jìn)而由低優(yōu)先級(jí)I2C數(shù)據(jù)處理任務(wù)或中 斷例程請(qǐng)求和處理,并且計(jì)劃速率匹配系統(tǒng)監(jiān)控時(shí)間常數(shù)。

圖7所示為平臺(tái)的Micrium ProbeTM用戶界面,其中直流總線基準(zhǔn) 電壓設(shè)為250 V?？梢郧宄吹浇涣骱椭绷鱾?cè)的監(jiān)控變量以及電 機(jī)控制。

結(jié)論

由此節(jié)省的額外傳感器、數(shù)字I/O和處理器上的模擬引腳,以 及調(diào)節(jié)和解釋測(cè)量變量的軟件開(kāi)銷(xiāo)可能意味著處理器成本的下 降,只要選擇性能較低的變體,或者釋放處理器硬件和軟件空 間供其他優(yōu)先級(jí)更高或系統(tǒng)增強(qiáng)型功能使用就可以實(shí)現(xiàn)。

本例中,相對(duì)于交流線路電壓的系統(tǒng)啟動(dòng)序列,直流總線欠壓、 過(guò)壓和交流側(cè)過(guò)流保護(hù)均通過(guò)PFC控制器實(shí)現(xiàn)。然而,必須謹(jǐn)慎 地進(jìn)行整體系統(tǒng)設(shè)計(jì),因?yàn)橹骺刂铺幚砥鲬?yīng)始終由PFC控制器負(fù) 責(zé)控制或保護(hù),以便在受到副邊影響時(shí)不會(huì)獨(dú)立執(zhí)行操作。這種 情況的一個(gè)例子便是PFC控制器由于直流總線瞬變過(guò)壓(比如因?yàn)?電機(jī)制動(dòng)事件)而經(jīng)歷了一次全局PWM信號(hào)禁用。如果控制器未 能檢測(cè)到該事件,則它將試圖調(diào)節(jié)PWM輸出(不會(huì)成功)以保持工 作點(diǎn)。如果PFC控制器在過(guò)壓瞬變消失后重新使能PWM,則系統(tǒng) 可能會(huì)由于PWM占空比的突然大幅增加而出現(xiàn)副邊故障。因此, 管理PFC控制器與電機(jī)控制處理器之間的保護(hù)通信和時(shí)序時(shí)必須 非常仔細(xì)。

總之,若在較低成本的模擬PFC控制器與更為昂貴的數(shù)字控制器 之間選擇,那么潛在的權(quán)衡取舍就應(yīng)當(dāng)不僅根據(jù)PFC電路自身進(jìn) 行評(píng)估,還應(yīng)考慮數(shù)字控制器更強(qiáng)大的功能所帶來(lái)的潛在系統(tǒng)級(jí) 功能、增強(qiáng)性和成本的下降。本文旨在強(qiáng)調(diào)部分關(guān)鍵系統(tǒng)級(jí)增強(qiáng) 特性,使用了ADP1047以及單相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為示例。

參考文獻(xiàn)

[1] L. Rossetto, G. Spiazzi, 和 P. Tenti.“Control Techniques for Power Factor Correction Converters (功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器的控制技術(shù))”。Proc. Int. Conf. Power Electron. Motion Control. Warsaw, Poland, 1994, pp.

[2] T. Friedli 和 J.W. Kolar.“The Essence of Three-Phase PFC Rectifier Systems (三相PFC整流器系統(tǒng)的本質(zhì))”。電信能源會(huì)議(INTELEC), 2011 IEEE 33rd International, Vol., No., pp. 2011年10月。

[3]

[4] controllers-power-metering/ADP1047.html