Study on High-power High-frequency Switching Electroplate Power Supply
Based on DSP
Li Kai，Hao Ruixiang，You Xiaojie，Zheng Qionglin
School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044
Abstract: This paper presents a digital control method of a high power switching electroplates power supply, and proposes two ways to generate driver signals. DSP TMS320LF2407A is used as controller to control the 12V/1000A electroplate power supply plant. Experimental results validate the effectiveness of the proposed methods.
Key words: ZVS；TMS320LF2407A ；Electroplate power supply
1、引言
电镀电源是一种低压大电流的整流装置，是电镀工业的主要设备。随着半导体技术、微电子技术以及逆变开关电源的高频化、智能化、模块化的发展，电镀电源逐渐由以前的直流发电机组、不控整流器、晶闸管整流器，发展到高频开关电镀电源。高频开关电镀电源具有体积小、重量轻、效率高、动态响应速度快等优点，成为电镀电源的新一代产品。
目前，移相全桥软开关PWM DC/DC变换器已经在中大功率高频开关电源中得到广泛应用。迄今为止，绝大部分这一类型的高频开关电源仍采用模拟芯片实现PWM控制。近几年由于微处理器价格不断下降和性能不断增强，数字控制已成为中大功率开关电源的发展趋势。数字控制的高频开关电源具有以下优点：(1)基本不受元件性能变化的影响，电源一致性好，可靠性高；(2)数字化信号处理和控制，避免了模拟信号传递的畸变和失真，减少了杂散信号的干扰；(3)硬件电路的功能由软件形式的数值计算所取代，简化了控制电路的硬件结构；(4)便于系统调试，可以在同样的硬件环境下尝试不同的控制策略、寻求最优控制方案，极大地方便了开发人员的工作。
本文采用美国德州仪器公司 (Texas Instruments)开发的数字信号处理器芯片TMS320LF2407A，其处理速度每秒为4000万条指令。该DSP控制器将实时处理能力和控制外设功能集于一身，为控制系统的设计提供了一个理想的解决方案。
2、总体结构
系统总体结构如图1所示。硬件结构由
两部分组成：主电路和控制电路。图1中上半部分虚线框内为主电路，包括六部分：输入整流、功率因数校正、高频逆变电路、主功率变压器、输出整流和输出滤波电路。下半部分虚线框内为控制电路结构图，包括TMS320LF2407A控制器、采样电路、过温保护电路、隔离驱动、上位机通讯、液晶显示和CAN通讯电路等。
图1 总体硬件结构图
Fig.1 Block diagram of system
3、主电路
移相全桥软开关主要有零电压开关（ZVS）、零电流开关（ZCS）和零电压零电流开关（ZCZVS）三种类型，本文采用ZVS，利用开关管的寄生电容和高频变压器的漏感构成谐振电路，不需要增加额外的谐振器件，电路形式简单。
图2 主电路原理图
Fig.2 Schematic of main circuit
主电路原理如图2所示。交流输入采用三相桥式整流，功率因数校正由L1、C1和C2构成无源功率因数校正，高频逆变电路采用全桥形式，开关管Q1-Q4选用IGBT作为开关管，输出整流采用全波整流，整流二极管选用肖特基二极管。
4、驱动信号生成
全桥移相PWM变换器，利用超前桥臂和滞后桥臂的相移来调节占空比。对所产生的PWM信号的要求如下：(1)上下桥臂两管的驱动信号180°互补导通；(2)四路驱动信号占空比均设置为50%，由于死区时间的影响，实际输出占空比小于50%；(3) 两组桥臂之间有相位差，相位超前的信号作为超前桥臂信号，相位滞后的信号作为滞后桥臂驱动信号。
驱动信号生成可通过TMS320LF2407A事件管理模块EVA或EVB产生。事件管理器EVA或EVB有三个全比较单元，每个全比较单元都有两个互补的PWM脉冲输出，因此可以使用其中两个比较单元提供四路驱动信号；设置定时器为连续增减计数模式，在定时器下溢中断和周期中断时分别设置比较寄存器的值，同时保证同一个比较寄存器在定时器下溢中断和周期中断设置参数之和等于周期寄存器的值T，这样就可以使产生的PWM脉冲为50%的占空比。死区时间由死区控制寄存器产生。因此可以满足以上（1）、（2）条件的要求。
至于条件(3)，实现起来有很大的灵活性。本文介绍两种实现的方法，并加以比较。设系统调节所得移相角对应比较寄存器的值为x（整数），周期寄存器的值为T。为了简化分析，以下均不考虑死区时间。
方法一[5]：设置其中一个比较寄存器在下溢中断时赋值为T/2-x, 在周期中断时赋值为T/2+x；另一个比较寄存器在下溢中断时赋值为T/2+x, 在周期中断时赋值为T/2-x，如图3（a）所示。可以看出，第一
时间: 2006-6-11 15:14
作者: 韩国舞族
并联型有源电力滤波器的间接电流控制技术
Indirect Current Control on Parallel Active Power Filter
Fang Xin, Dai Ke, Geng Pan, Kang Yong
(Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)
Abstract: Having established the mathematic model of a parallel Active Power Filter, this paper has analyzed the generation of harmonic current order and the design of its current controller in detail. It has also introduced the vector modulation, which made the control of current available through controlling the output voltage vector of converter. The track of the movement of voltage vector and current order vector are given here, and finally, the simulation and experiment results are presented to prove theoretic analysis.
key words: Active Power Filter, mathematic model, vector control