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使用Boost转换器进行功率因数校正

这个例子使用了:

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这个例子展示了如何使用boost转换器和德州仪器C2000处理器的嵌入式Coder®支持包来实现功率因数校正(PFC)。金宝app本例使用德州仪器F28069M controlCARD与高压电机控制套件(TMDSHVMTRINSPIN)。

使用这个例子，你可以:

  • 使用升压转换器模拟PFC。

  • 为控制器生成代码并将其加载到controlCARD上。

  • 使用主机监控信号。

所需的硬件

硬件连接

高压电机控制套件(TMDSHVMTRINSPIN)配置包括以下硬件组件:

  • F28069M controlCARD

  • 直流电源

  • 电阻性负载

  • 自耦变压器

以下步骤描述高压电机控制套件(TMDSHVMTRINSPIN)的跳线连接、开关设置和电源连接:

1.3.3V、5V和15V电源轨安装跳线[主]-J3、J4和J5、J9。

2.打开DIMM风格的controlCARD，并将其放在[Main]-J1的连接器插槽中。

3.对于带有卡上隔离仿真的控制卡，例如:TMDSCNCD28069MISO:

  • 在HV工具包上填充M3-J5(禁用HVKIT模拟器的电源)

  • 不要在HV套件上填充J9(禁用JTAG连接)

4.在F28069 ISO控制卡上，确保以下开关设置，

  • SW3:位置1在位置2在．

  • SW2:位置1从位置2从．

  • SW1:位置1在位置2在．

5.连接[M6]-JP1的15V直流电源，并确保[M6]-SW1处于“Off”位置。

6.连接香蕉电缆从[主]-BS1到[主]-BS3(这将连接整流输出到升压转换器输入)。

7.从[Main]-BS4和[Main]-BS5连接香蕉电缆(这将包括与pfc输出级电容器并联的逆变器直流母线电容器)。

8.通过变量将交流电源连接到[主]-P1。确保套件的交流输入在15至18 V范围内。

可用的模型

该模型由设备模型和控制器组成。工厂模型由两个主要模块组成:

  • 交直流整流器:输入交流电压15v ~ 18v，输出整流直流电压。

  • DC-DC Boost变换器:该模块根据脉宽调制(PWM)输出的占空比提高输入电压。

open_system (“c28069pfchvkit.slx”）;

交直流整流级采用传统的无控制h桥整流。套件上的DC-DC升压变换器具有两相交错拓扑结构。为简单起见，升压操作只使用了一个阶段。PWM输出的占空比决定了给输入电压的升压量。

PFC控制器提供交流输入的电流整形和调节直流母线。外部电压环通过使用离散比例积分(PI)控制器确保输出直流电压保持在设定的参考值(24v)。

内电流回路对输入交流电流进行整形，以保持较高的功率因数。电流回路的参考是由整流直流电压的前馈以及电压控制回路的输出产生的。

PFC控制器的输出是DC-DC升压变换器的PWM占空比，开关频率为200khz。控制器以100 kHz的速率工作，即PWM开关频率的一半。

外围块配置

ePWM块

PWM信号以200khz的频率产生。ePWM4模块配置为上下计数模式。所有ADC结果读取(100kHz) ISR标记PFC_ISR。该ISR由ePWM4在倒计时期间的每一秒CMPB(带有预设值)匹配事件触发，因此只有在ADC转换完成后才触发ISR。

ADC块

PFC总电感电流在PWM ON脉冲的中点采样。由于采样值代表连续传导模式下的平均电感电流。PFC电感电流也过采样4次在每个PWM时间段。然后用这4个采样值来计算平均PFC电感电流。当PFC开关打开时，电压信号转换也被启动。产生4个SOC触发器时，

  • ePWM4计数器达到零和周期。

  • ePWM5计数器在上升和下降计数时达到预设的CMPA值。

过电压保护装置

在系统输出块中使用自定义代码实现过电压保护机制。将ADC输入端检测到的直流母线输出电压与初始化脚本文件中设置的过电压保护阈值进行比较。Vpfc_trip_level为过电压阈值点，模型设置为35v。当满足过电压条件时，ePWM一次脱扣使能。

使用Boost转换器模拟PFC

运行模型

1.打开c28069pfchvkit.slx模型，并单击运行按钮来模拟模型。

2.观察输出波形结果从以下路径阻塞c28069pfchvkit>工厂模式>模拟．

为控制器生成代码并将其加载到controlCARD上

该部署模型具有一个实时中断服务例程(ISR)，配置为以100 kHz的速率触发PFC控制。

在controlCARD上加载模型

1.确保硬件连接已按照硬件连接部分。

2.打开套件上的[M6]SW1，为controlCARD上电。

3.打开c28069pfchvkit.slx建模和生成代码按Ctrl + B．

4.通过使用模型画布底部的链接打开诊断查看器来遵循构建过程。

5.将适当的电阻负载连接到PFC直流输出端子(BS5和BS6)。负载电阻应在20 ω ~ 50 ω之间。

6.打开交流电源，逐渐增大交流输入([Main]-P1)至15v ~ 18v之间。

  • 当交流输入大于14v时，PFC算法生效。

7.运行主机模型，观察输出电容电压& PFC电感电流。

8.请先关闭交流电源，等待几分钟，使PFC直流母线电容完全放电。

上位机信号监控

主机模型接收来自硬件套件的数据并绘制它来验证PFC控制器的性能。

open_system (“c2000_host_pfc.slx”）;

在主机上配置和运行模型

1.在主机上，浏览到设备管理器>端口(COM & LPT)找到COM口。

2.在“c2000_host_pfc”模型中，将以下块的“Port”参数设置为与主机的COM端口匹配:

  • c2000_host_pfc >串口配置

  • c2000_host_pfc >串行接收

3.单击运行按钮来运行主机模型。

4.当模型运行时，可以监测升压变换器输出电容电压和输入电感电流，以分析PFC控制的性能。

硬件的结果

下图显示了该模型的硬件结果matlab: c28069pfchvkit.slx．观察升压变换器输出电容电压和输入电感电流。下面的结果是在30欧姆的电阻负载下得出的。

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