1)柔性控制在數字控制系統中，主要采用軟件算法來實現控制方案，比模擬控制更加靈活；
2)可靠性高的微機系統由於使用的元器件少，所有信號均為數字處理，幹擾少，可靠性高；
3)故障分析容易把信號檢測得到的信息寄存起來，具有記憶的能力，因此容易實現故障診斷；
4)簡單的參數設置可以使系統的調試非常方便。
基於以上考慮，本文采用以DSP為核心的數字控制系統來控制整流器。
2TMS320F240的主要特性
TMS320F240是壹款專門為電機控制而設計的DSP。因此，它不僅具有——20MIPS的處理能力，普通數字信號處理器的高速運算功能，還集成了豐富的外圍功能模塊:雙10位A/D轉換器、28個獨立可編程多路復用I/O引腳、帶鎖相環的時鐘模塊、帶中斷的看門狗定時器模塊等。特別是F240芯片配備了事件管理器，可以提供12個比較/PWM通道，三個帶死區功能的全比較單元，三個單比較單元，三個16位通用定時器等。這種外圍設備大大簡化了產生同步脈寬調制PWM波形的控制軟件和外部硬件，幾乎不需要CPU幹預就能產生所需的PWM波，因此特別適合控制多路PWM輸出。
3PWM整流器主電路及控制方案
本文主電路采用單相全橋結構，如圖1所示。
圖中uN(t)為輸入電網正弦波電壓，Ud為輸出恒定DC電壓，us(t)為PWM整流器的輸入端電壓，PWM控制下的脈沖波，iN(t)為電網輸入PWM整流器的電流，S1 ~ S4為開關管，D1 ~ D4為整流二極管。通過對四個開關進行適當的PWM控制，壹方面可以使輸出電壓Ud保持恒定，另壹方面輸入電流iN(t)與電網電壓uN(t)同相，電流iN(t)的波形接近正弦波。本文采用的控制方法是電流跟蹤控制，控制框圖如圖2所示。
具體控制原理簡述如下:將輸出電壓采樣值(ud)與給定參考電壓(UD *)的偏差送入PI調節器，將得到的值作為參考電流信號的幅值，乘以與電源電壓同相的參考正弦信號[SIN(ωT)]，再作為參考電流的值。輸入電流采樣值從電感電路獲得，其電流誤差信號送至比例調節器。輸出值與輸入電壓補償信號[ut (t)]相加後的三角載波進行比較，產生的調制波作為開關管的觸發信號。這樣，電流誤差放大器的輸出直接控制PWM調制器的占空比，迫使實際輸入電流接近基準電流值。這種控制方法具有開關頻率固定、噪聲低、開關損耗低、系統動態性能好等優點。
控制系統的硬件設計
針對上述控制方案，本文設計了以TMS320F240為核心的數字控制系統，硬件框圖如圖3所示。從圖中可以看出，控制系統主要包括以下幾個部分:CPU及其外圍電路、信號檢測與調理電路、驅動電路和保護電路。其中，信號檢測與調理單元主要完成強弱電隔離、電平轉換、信號放大、濾波等功能，以滿足DSP控制系統對信號電平範圍和信號質量的要求。
電流檢測和調理單元電路如圖4所示。在電流傳感器輸出的電流信號通過測量電阻RM轉換成電壓信號後，由運算放大器U8組成的放大器的增益與RM的值配合確定，使得輸出的雙極性信號正好落在5 V的範圍內..運算放大器U9構成電平極性轉換級，將雙極性信號按比例轉換成單極性信號。DSPA/D轉換需要單極性0 ~+5V信號，+5V電源由LM336組成的基準電源提供。用RC構成的簡單低通濾波器濾除交流輸入電流的開關頻率次諧波，兩個二極管為箝位二極管。
DC輸出電壓檢測和調理單元是DC側電壓閉環的前端傳感器，其目的是測量DC側電容電壓。因為電容電壓含有壹定的紋波，所以需要引入濾波環節。電路原理如圖5所示。
作為同步信號，交流輸入電壓信號往往不是純正弦波，因此必須對其進行濾波，以準確檢測電網輸入電壓的相位。濾波器包括兩部分:低通濾波器和高通濾波器。運算放大器U11A和外圍阻容網絡構成二階低通濾波器。低通濾波器可以濾除電網輸入信號中的高次諧波，使波形得到改善，但相位有所延遲，所以引入高通濾波器進行補償。U11B及其外圍阻容網絡構成二階高通濾波器。從電路中可以看出，高通和低通濾波器的拓撲結構完全相同，電阻和電容對稱分布。只要參數選擇得當，高通濾波器的超前相位正好可以抵消低通濾波器的滯後相位。結果經過兩次濾波後，不僅濾除了諧波，波形接近正弦，而且沒有相移。濾波後通過過零反差電路得到與電網輸入信號完全同步的方波信號，電路如圖6所示。
另外，輸入電壓值不是瞬時電壓值，而是有效值，所以采用圖7所示的精密整流電路將濾波後的電壓信號轉換成相應的DC值。
CPU及其外圍電路主要包括時鐘電路、復位電路等。此外，為了方便調試，本系統還擴展了16位RAM芯片作為程序存儲器。驅動電路起到提高脈沖驅動能力和隔離的作用。保護邏輯電路保證系統在故障發生時能直接阻斷來自硬件的輸出脈沖信號。