UPS中数字化APFC及其输入均流方法

摘要

良好的输入特性，包括高谐波抑制能力和高功率因数是体现UPS高性能、高效率的一个非常重要的指标。本文重点就UPS前端输入采用的双Boost型APFC技术进行探讨，目的在于研究一种数字化高性能的功率因数校正器，选取平均电流控制的方式，以期得到低噪声干扰，高功率因数的试验结果。文中首先分析了利用UC3854实现平均电流控制方法的Boost型APFC，对外环电压环控制对象乘法器和内环电流环控制对象主电路进行分析，乘法器在低频段(低于30Hz)可看成一个增益环节，因此对可视为阶跃扰动的电压误差用PI调节器实现无静差，并且控制器添加了一个极点以使得在截至频率后高频干扰得以更快衰减。电流环控制对象在高频(高于2kHz)可看作一个积分环节，用PI调节器可实现闭环系统对速度误差信号无静差，同样，添加一个极点以使得在截至频率后的高频干扰信号更快衰减。在用模拟器件得出双环控制器的基础上，对其进行数字化，用TMS320F2812实现。该DSP也同时用作逆变的控制。考虑到数字控制因采样延时和计算延时的影响，电流环控制器的截至频率不可能很高，这会带来系统动态性能不好，并且，在市电过零点附近，稳态性能也会受到影响，在控制上使用前馈补偿＋反馈调节的控制方式取得了很好的动静态效果。UPS的全数字化，可进一步降低成本，提高性能及其智能监控程度。针对三进单出BUS纹波较大，输入性能恶化的特点，在电压环上提出了一些改进措施，包括对电压误差的交流分量滤波和加三相均值控制器方法，以使三相输入电流幅值得以平衡。文中最后给出了试验结果，验证了数字化的APFC双环控制策略是完全可以满足低谐波高功率因数的要求的。