[发明专利]一种基于SOPC的交错并联APFC装置

说明书

技术领域

本发明属于电能质量优化技术领域，尤其涉及一种基于SOPC的交错并联APFC装置。

背景技术

随着电力电子控制技术的高速发展，越来越多的电力电子装置被应用到电力系统中，但同时也导致电网谐波污染问题日益突出，并对电力系统的安全稳定运行构成严重威胁。研究已表明，有源功率因数校正(APFC)电路是遏制电网谐波污染的有效方法之一。APFC电路是一类高功率因数整流器，在获得直流电压的同时，其输入电流波形和相位跟踪输入电压，提高了功率因数，减小了网侧电流谐波，其功率因数校正效果明显。

为了实现功率因数校正，控制器作为核心，在提升系统性能与提高转换效率等方面发挥着至关重要的作用。就目前的APFC装置来说，常采用模拟式或其控制器为串行结构的数字式，例如单片机、ARM、高性能的DSP。而这类APFC装置存在以下缺陷：

1、模拟式架构的APFC装置存在元器件参数偏差大、老化问题以及热漂移等缺陷；

2、串行结构数字式架构的APFC装置存在响应速度慢、系统可编程能力差、精度低、稳定性差，抗干扰能力差，校正效果不理想，设计更换能力低、体积笨重等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于SOPC的交错并联APFC装置，交错并联APFC装置具有功率因数高、输入电流纹波小、转换效率高以及控制能力强等优点，更能适合电力电子装置高大功率场合发展的现状需求。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种基于SOPC的交错并联APFC装置，包括主电路、霍尔传感器、信号调理电路+AD7874单元、SOPC控制单元以及驱动电路；

所述主电路包括依次连接的交流电源、整流桥、交错并联Boost变换器以及负载电阻Ro；所述主电路，用于对交流电源整流并向霍尔传感器提供整流后的输出电压V_g、流经交错并联Boost变换器的电感电流i_L1、i_L2以及交错并联Boost变换器的输出电压V_o，实现电路的输入电流在相位和波形上与整流后的输出电压一致，实现功率因数的校正；

所述霍尔传感器，与所述主电路连接，用于对整流后的输出电压V_g、输入电流i_L1、i_L2以及直流输出电压V_o四路信号进行采集；

所述信号调理电路+AD7874单元，与所述霍尔传感器的输出端连接，用于对霍尔传感器采集到的四路信号进行滤波、电平转换、模数转换处理，并将处理后的数据传送给所述SOPC控制单元；

所述SOPC控制单元，与所述信号调理电路+AD7874单元连接，包括A/D控制存储模块、电压比较器、电流比较器、乘法器、PI控制器以及PWM模块；所述A/D控制存储模块，与所述信号调理电路+AD7874单元连接，用于对AD7874的模数转换进行有序控制，并将转换后的数据存储到A/D控制存储模块的FIFO中，以便后续的处理与分析；所述PI控制器，为自定制的符合Avalon总线接口的PI控制器，用于实现双环PI控制算法，保证所述APFC装置在既定控制策略下有序地工作；所述PWM模块，为自定制的符合Avalon总线接口的PWM信号发生器，用于输出PWM信号；

所述驱动电路，与所述PWM模块连接，用于将PWM模块输出的信号进行放大，再输出给交错并联Boost变换器中的两个功率MOSFET管，以满足功率MOSFET管所需的驱动电压，控制两个功率MOSFET管的导通与关断，对主电路并联的Boost变换器进行交错控制，从而减少了开关器件的应力，降低了电子器件选取及系统设计的难度，提高了系统的输出功率等级。