基于单片机控制的电流滞环比较PWM整流器
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电脑编程技巧与维护
基 于 单 片 机 控 制 的 电流滞 环 比较 Ｐ ＷＭ 整 流 器
李Hale Waihona Puke Baidu
（ 临沂大学沂水分校 ，临沂 ２ ６ ０ ） ７４ ０
摘 要 ： 根 据 三 相 高功 率 因数 Ｐ ＷＭ 整 流 器 的 控 制 要 求 ，设 计 采 用 电 流 滞 环 比 较 的 三 相 Ｐ ＷＭ 整 流 器 ，有 效 减 低 了
ｉ ＝ Ｓ 一 ＋ ６ Ｓ）３× 【 （ Ｓ ＋ ／】 出 ｛＾ Ｓ 一Ｓ ＋Ｓ ＋ ／】 ＝【＾ （ ＾ Ｓ）３× ｌ Ｓ 一（ ＋ ＋Ｓ）３ｘ “ ：【 ／】 Ｕ ，
２２ 滞 环 控 制在 Ｐ ． ＷＭ 整 流 器 中的 应 用
、 ‘
滞环 电流控制 原理如 图 ２所示 。它 的核 心思想是将 实际
开关损耗 ，同时使 电压 外环的控制效果受 Ｐ 参数 的影响较小。通过单 片机控制 ，有 效地减 小设计成本。 Ｉ
关键 词 ： 滞 环 ； ＷＭ 整 流 器 ； Ｉ 功 率 因数 ； 片机 Ｐ Ｐ ； 单
Ｃｕｒ ｅ ｔＨｙ ｔ ｒ ｓｓＰＷ Ｍ ｃ ｉ ｅ ｓ ｅ ｓ ｄ ｏ ｎｇ ｅ ｒ ｎ ｓｅ ｅ ｉ Ｒｅ ｔｆ ｒ Ｓｙ ｔ ｍ Ｂａ ｅ ｎ Ｓｉ ｌ－Ｃｈｉ ｉ ｐ
３ 传 统 滞环控 制 的缺点
３１ 开 关频 率 不 确 定 ． 图 ｌ三相电压型 Ｐ ＷＭ 整流 器 拓 扑 结 构 图
当滞环宽度 ｈ足够小时 ，实 际电流近似正弦波参考 电流 。
图 １中，开关函数定义如下 ：
ｆ （ ＝ ） Ｓ ＝ｌ ０， 桥臂导通． 卜 轿臀关断
ｌ （ ＝）： 传 断 桥 通 ＝） １ ｝ 哭 ． 臀 （ 桥
ｌ＿引言
目前 ，Ｐ ＷＭ 控 制 策 略广 泛 的应 用在 各 种 整流 装 置 中 ，特别 是 随 着 单 片 机 数 字 控 制技 术 和 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ技 术 的不 断 发 展 ，采 用 滞 环 电 流 比较 控制 实 现 Ｐ ＷＭ 整 流器 越 来 越受 到 学 术 界 的关 注 ［。 Ｌ ２ １ 滞 环 电流 比较控 制 的优 点 主 要 有 ：控 制 简 单 易 于 实 现 、快 速 的
ｇｅ ｈｉ ｉ ｆｅ ｔｖ ｅ ｃ ｄ ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｓ． ｌ—ｃ ｐ， ｔｅ ｃｉ ｅｒ ｄｕ ｅ ｓｇ ｏ ｔ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：ｈ ｓｅ ｅ ｉ ｄｓ ｙ ｔ ｒ ｓｓ；ＰＷ Ｍ ｅ ｔｆｅ ｒ ｃ ｉｉｒ；ＰＩ； ｗｅ ａｃｏ ｐｏ ｒｆ ｔ ｒ；ｓｎｇｅ ｈｉ ｉ ｌ—ｃ ｐ
制参数 的取值范围 ，使 电压外环 Ｐ 参数的确定变得简单 。 Ｉ
２ 滞环 电流控 制策 略
２１ 三 相 电压 型 Ｐ ． ＷＭ 整 流 器 数 学模 型 三相 电压 型 Ｐ ＷＭ 整 流 器 主 电路 拓 扑 结 构 如 图 １ 示 。 所
图 ２ 参 考 电流 和 实 际 电流
在滞 环 比较过程 中，实 际电流信号ｆ 在参考 电流信 号 的 上下波 动 ，实 现跟踪 。当参考 电流 与输入 三相 电压 同相 位 时 ，通过跟踪参考 电流ｆ ，实际 电流 现 了与输入 电压同相 ’ 实 位 ，因此 ，实现 了高功率因数控制 。
动态响应 、系统参数和负载对控制影 响较小等。然而 ，传统 的 滞环电流比较控制不仅导致开关频率过高 ，而且 电压外环 Ｐ 参 Ｉ 数的确定十分困难 ｛。 ３ 棚 从 Ｐ ＷＭ 整流器最佳滞 环电流参考值 和减小开关频率 的角 度 出发 ，不 仅实现 了限制最 大开关频 率和减 小开关频率 变化
通 过 分 析 可 以得 到如 下 表 达 式 ：
（ １ ）
作者 简介 ：李军 （９ ８ ） １７ 一 ，男 ，本科 ，分校助教 ，从 事计算 机教学的研究 。
ＬＩＪ ｎ ｕ
（ ｉｙ Ｕｎｖｒ ｔ Ｙ ｓｕ ｏｌ ｅ， ｉｙ ２ ６ ０ ） Ｌｎ ｉ ｉｅｓｙ ｉ ｉ ｌ ｇ Ｌｎ ｉ ７ ４０ ｉ ｈ Ｃ ｅ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｒ ｑ ｉ ｍｅ ｔｏ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｈ ｇ ｏ ｒｆ ｃｏ ｅ ｔ ｅ ，ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｎ ｈ ｅ － ｈ ｓ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｏ ｔ ｅ ｕ ｒ ｏ ｅ ｎ ｆｔ ｅ － ｈ ｓ ｉｈ ｐ ｗｅ ａ ｔｒ ｒ ｃｉ ｒ ｈ ｓ ａ ｅ ｅ ｉ ｓ ｔ ｒｅ ｐ ａ ｅ ｈ ｉ ｆ ｇ Ｐ Ｍ ｅ ｔ ｉｒ ａ ｏ ｔ ｙ ｔｒ ｓ ｕ ｒ ｎ ｏ ｔｏ ｔ ｔ ｇ ． ｈ ｙ ｔｍ ｏ ｎ ｙ ｉ ｒ ｖ ｓ ｔ ｅ ｈ ｇ － ｒ ｑ ｅ ｃ ｗｉ ｈ ｎ ｒ ｂ Ｗ ｒ ｃｉ ｅ ｄ ｐ ｓ ｈ ｓｅ ｅ ｉ ｃ ｒｅ ｔｃ ｎ ｒ ｌｓ ａｅ ｙ Ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｎ ｔｏ ｌ ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｉｈ ｆ ｕ ｎ ｙ ｓ ｔ ｉ ｇ ｐ ｏ － ｆ ｓ ｒ ｅ ｃ ｌ ｍ， ｕ ｌ ｋ ｓ ｌｗｅ ｅ ｅ ｄ ｎ ｅ ｏ ｅ Ｐ ａａ ｔｒ ｆｔ ｅ ｏ ｔｒ ｌｏ ｏ ｔｇ ｅ ｕ ａｏ ．Ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｃ ｎｒ ｌ ｆｓｎ ｅ ｂ ｔａｓ ｍａ ｅ ｏ ｒｄ ｐ ｎ ｅ ｃ ｎ ｔ Ｉｐ ｒｍｅｅ ｓ ｏ ｈ ｕ ｅ － ｏ ｐ ｖ ｌ ｅ ｒ ｇ ｌ ｔｒ ｈ ｏ ｇ ｏ ｔｏ ｉ － ｏ ｈ ａ ｈ ｏ
范 围 ，而 且 介 绍 负 载 电 流 反馈 控 制 ，从 而 增 大 电压 外 环 Ｐ 控 Ｉ
电流信号 与参考 电流信号ｆ进行实时 比较 ，当 于ｆ＋ 大 ｈ时 ，
通过 开关变 化减小 ；当 于ｆ－ 小 ＊ｈ时 ，通过 开关变 化增大 Ｚ ， 变量 ｈ被定义为滞 环宽度。通过这种控制 实际电流ｆ 能够被控 制在一个确定 的范围内。
基 于 单 片 机 控 制 的 电流滞 环 比较 Ｐ ＷＭ 整 流 器
李Hale Waihona Puke Baidu
（ 临沂大学沂水分校 ，临沂 ２ ６ ０ ） ７４ ０
摘 要 ： 根 据 三 相 高功 率 因数 Ｐ ＷＭ 整 流 器 的 控 制 要 求 ，设 计 采 用 电 流 滞 环 比 较 的 三 相 Ｐ ＷＭ 整 流 器 ，有 效 减 低 了
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２２ 滞 环 控 制在 Ｐ ． ＷＭ 整 流 器 中的 应 用
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滞环 电流控制 原理如 图 ２所示 。它 的核 心思想是将 实际
开关损耗 ，同时使 电压 外环的控制效果受 Ｐ 参数 的影响较小。通过单 片机控制 ，有 效地减 小设计成本。 Ｉ
关键 词 ： 滞 环 ； ＷＭ 整 流 器 ； Ｉ 功 率 因数 ； 片机 Ｐ Ｐ ； 单
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３ 传 统 滞环控 制 的缺点
３１ 开 关频 率 不 确 定 ． 图 ｌ三相电压型 Ｐ ＷＭ 整流 器 拓 扑 结 构 图
当滞环宽度 ｈ足够小时 ，实 际电流近似正弦波参考 电流 。
图 １中，开关函数定义如下 ：
ｆ （ ＝ ） Ｓ ＝ｌ ０， 桥臂导通． 卜 轿臀关断
ｌ （ ＝）： 传 断 桥 通 ＝） １ ｝ 哭 ． 臀 （ 桥
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目前 ，Ｐ ＷＭ 控 制 策 略广 泛 的应 用在 各 种 整流 装 置 中 ，特别 是 随 着 单 片 机 数 字 控 制技 术 和 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ技 术 的不 断 发 展 ，采 用 滞 环 电 流 比较 控制 实 现 Ｐ ＷＭ 整 流器 越 来 越受 到 学 术 界 的关 注 ［。 Ｌ ２ １ 滞 环 电流 比较控 制 的优 点 主 要 有 ：控 制 简 单 易 于 实 现 、快 速 的
ｇｅ ｈｉ ｉ ｆｅ ｔｖ ｅ ｃ ｄ ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｓ． ｌ—ｃ ｐ， ｔｅ ｃｉ ｅｒ ｄｕ ｅ ｓｇ ｏ ｔ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：ｈ ｓｅ ｅ ｉ ｄｓ ｙ ｔ ｒ ｓｓ；ＰＷ Ｍ ｅ ｔｆｅ ｒ ｃ ｉｉｒ；ＰＩ； ｗｅ ａｃｏ ｐｏ ｒｆ ｔ ｒ；ｓｎｇｅ ｈｉ ｉ ｌ—ｃ ｐ
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２１ 三 相 电压 型 Ｐ ． ＷＭ 整 流 器 数 学模 型 三相 电压 型 Ｐ ＷＭ 整 流 器 主 电路 拓 扑 结 构 如 图 １ 示 。 所
图 ２ 参 考 电流 和 实 际 电流
在滞 环 比较过程 中，实 际电流信号ｆ 在参考 电流信 号 的 上下波 动 ，实 现跟踪 。当参考 电流 与输入 三相 电压 同相 位 时 ，通过跟踪参考 电流ｆ ，实际 电流 现 了与输入 电压同相 ’ 实 位 ，因此 ，实现 了高功率因数控制 。
动态响应 、系统参数和负载对控制影 响较小等。然而 ，传统 的 滞环电流比较控制不仅导致开关频率过高 ，而且 电压外环 Ｐ 参 Ｉ 数的确定十分困难 ｛。 ３ 棚 从 Ｐ ＷＭ 整流器最佳滞 环电流参考值 和减小开关频率 的角 度 出发 ，不 仅实现 了限制最 大开关频 率和减 小开关频率 变化
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（ １ ）
作者 简介 ：李军 （９ ８ ） １７ 一 ，男 ，本科 ，分校助教 ，从 事计算 机教学的研究 。
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范 围 ，而 且 介 绍 负 载 电 流 反馈 控 制 ，从 而 增 大 电压 外 环 Ｐ 控 Ｉ
电流信号 与参考 电流信号ｆ进行实时 比较 ，当 于ｆ＋ 大 ｈ时 ，
通过 开关变 化减小 ；当 于ｆ－ 小 ＊ｈ时 ，通过 开关变 化增大 Ｚ ， 变量 ｈ被定义为滞 环宽度。通过这种控制 实际电流ｆ 能够被控 制在一个确定 的范围内。