巧妙利用DSP软件校正感应加热电源功率因数

在日常的工作中，由于一些比较传统的感应加热电源采用的是大电容无源滤波的方式，很容易造成输入电流的畸变情况发生，不仅会让电网承受遭受谐波污染的风险，更是对工作效率会产生直接影响。工程师想要改变这种情况，提升加热电源的利用率，就必须采用有源功率因数校正技术。下面我们就来看一下，如何巧妙的利用DSP技术有效校正功率因数，减少电网污染情况。

首先要说明的一点是，由于传统的感应加热系统基本上都已经采用DSP数字处理器作为主控制器，因此，工程师如果使用专用的PFC芯片进行功率因数的处理反而会增加系统硬件成本，降低系统的集成度，而且调试不方便，更不利于系统升级，所以本文研究在原有系统的基础上，利用DSP实现功率因数校正。

想要校正功率因数，就需要在原有主电路的整流和逆变部分加入Boost电路，如图1所示。我们此时所加入的Boost电路是用来改善网侧电流波形的，它可以提高电源功率因数的DC-DC变换器。在直流母线侧，通过检测Boost电路的输入电压、电感电流和输出电压，通过DSP的软件控制算法，控制Boost开关管的通断来达到功率因数校正的目的。

图1

因此，工程师可以依据实际需求情况来设计一台超音频感应加热电源的样机来进行测试，该样机的参数可设置为单相输入电压为220V、功率4kW、谐振频率30kHz。在设计完成后，即可对加入APFC电路前后的网侧电压、电流进行对比分析，实验结果如图2、图3所示。

图2是未经功率因数校正前，传统感应加热电源网侧电压电流的波形图像。从图中我们可以看出，电压虽是正弦波，但由于直流侧中间储能大电容的存在，致使电流导通角只有90度，因此造成了网侧电流波形严重畸变，在波形显示上呈一系列断续的尖峰脉冲，在同等功率条件下，电流的峰值成倍提高、谐波分量加大、电源功率因数降低。图3是引入了APFC以后，经过DSP处理后的感应加热电源网侧电压电流波形。从图中我们可以看出，在引入APFC技术后，电流波形与电压波形是同相位的正弦波，感应加热电源有接近于1的输入功率因数和很低的电流总畸变率，减少了对电网的污染。

图2

图3

结语

通过以上实验结果表明，工程师使用DSP软件APFC技术，进行传统的感应加热电源功率因数校正，可以有效的减少谐波对交流电网的污染，使感应加热电源的功率显著提高。