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DSP軟件巧妙助力,有效校正感應(yīng)加熱電源功率因數(shù)

發(fā)布時(shí)間:2015-06-25 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】一般日常使用的感應(yīng)加熱電源都是大電容無(wú)源濾波方式,但是這種反式極易造成電流畸變,從而導(dǎo)致電網(wǎng)遭受諧波污染,這就必須采用有源因數(shù)功率校正技術(shù)。本文就由DSP軟件巧妙助力,有效校正感應(yīng)加熱功率因數(shù),減少電網(wǎng)遭受污染的情況發(fā)生。

在日常的工作中,由于一些比較傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱電源采用的是大電容無(wú)源濾波的方式,很容易造成輸入電流的畸變情況發(fā)生,不僅會(huì)讓電網(wǎng)承受遭受諧波污染的風(fēng)險(xiǎn),更是對(duì)工作效率會(huì)產(chǎn)生直接影響。工程師想要改變這種情況,提升加熱電源的利用率,就必須采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)。

首先要說(shuō)明的一點(diǎn)是,由于傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱系統(tǒng)基本上都已經(jīng)采用DSP數(shù)字處理器作為主控制器,因此,工程師如果使用專用的PFC芯片進(jìn)行功率因數(shù)的處理反而會(huì)增加系統(tǒng)硬件成本,降低系統(tǒng)的集成度,而且調(diào)試不方便,更不利于系統(tǒng)升級(jí),所以本文研究在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,利用DSP實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。

想要校正功率因數(shù),就需要在原有主電路的整流和逆變部分加入Boost電路,如圖1所示。我們此時(shí)所加入的Boost電路是用來(lái)改善網(wǎng)側(cè)電流波形的,它可以提高電源功率因數(shù)的DC-DC變換器。在直流母線側(cè),通過(guò)檢測(cè)Boost電路的輸入電壓、電感電流和輸出電壓,通過(guò)DSP的軟件控制算法,控制Boost開(kāi)關(guān)管的通斷來(lái)達(dá)到功率因數(shù)校正的目的。

DSP軟件巧妙助力,有效校正感應(yīng)加熱電源功率因數(shù)
圖1

因此,工程師可以依據(jù)實(shí)際需求情況來(lái)設(shè)計(jì)一臺(tái)超音頻感應(yīng)加熱電源的樣機(jī)來(lái)進(jìn)行測(cè)試,該樣機(jī)的參數(shù)可設(shè)置為單相輸入電壓為220V、功率4kW、諧振頻率30kHz。在設(shè)計(jì)完成后,即可對(duì)加入APFC電路前后的網(wǎng)側(cè)電壓、電流進(jìn)行對(duì)比分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2是未經(jīng)功率因數(shù)校正前,傳統(tǒng)感應(yīng)加熱電源網(wǎng)側(cè)電壓電流的波形圖像。從圖中我們可以看出,電壓雖是正弦波,但由于直流側(cè)中間儲(chǔ)能大電容的存在,致使電流導(dǎo)通角只有90度,因此造成了網(wǎng)側(cè)電流波形嚴(yán)重畸變,在波形顯示上呈一系列斷續(xù)的尖峰脈沖,在同等功率條件下,電流的峰值成倍提高、諧波分量加大、電源功率因數(shù)降低。圖3是引入了APFC以后,經(jīng)過(guò)DSP處理后的感應(yīng)加熱電源網(wǎng)側(cè)電壓電流波形。從圖中我們可以看出,在引入APFC技術(shù)后,電流波形與電壓波形是同相位的正弦波,感應(yīng)加熱電源有接近于1的輸入功率因數(shù)和很低的電流總畸變率,減少了對(duì)電網(wǎng)的污染。

DSP軟件巧妙助力,有效校正感應(yīng)加熱電源功率因數(shù)
圖2
DSP軟件巧妙助力,有效校正感應(yīng)加熱電源功率因數(shù)
圖3
 
結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,工程師使用DSP軟件APFC技術(shù),進(jìn)行傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱電源功率因數(shù)校正,可以有效的減少諧波對(duì)交流電網(wǎng)的污染,使感應(yīng)加熱電源的功率顯著提高。

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