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400Hz逆變器電壓環(huán)反饋控制方案設(shè)計

作者: 時間:2012-09-05 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:主要介紹了Bode定理,以此為理論基礎(chǔ),介紹了建模,環(huán)設(shè)計等。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/159950.htm

關(guān)鍵詞:Bode定理;Bode圖;回路增益

 

 

1 理論基礎(chǔ)

1.1 回路增益

對于一般負系統(tǒng),其閉環(huán)系統(tǒng)方框圖如圖1所示。閉環(huán)傳遞函數(shù),其特征方程式為F(s)=1+G(s)H(s)=0,特征方程式的根即為系統(tǒng)的閉環(huán)極點。由此方程式可以看出G(s)H(s)項,其包含了所有關(guān)于閉環(huán)極點的信息,一般稱G(s)H(s)為回路增益。實際應(yīng)用中,可通過對回路增益Bode圖的分析來設(shè)計系統(tǒng)的補償網(wǎng)絡(luò),以達到閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。

圖1 閉環(huán)系統(tǒng)框圖

1.2 Bode定理

Bode定理對于判定所謂最小相位系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及求取穩(wěn)定裕量是十分有用的。其內(nèi)容如下:

1)線性最小相位系統(tǒng)的幅相特性是一一對應(yīng)的,具體地說,當給定整個頻率區(qū)間上的對數(shù)幅頻特性(精確特性)的斜率時,同一區(qū)間上的對數(shù)相頻特性也就被唯一地確定了;同樣地,當給定整個頻率區(qū)間上的相頻特性時,同一區(qū)間上的對數(shù)幅頻特性也被唯一地確定了;

2)在某一頻率(例如剪切頻率ωc)上的相位移,主要決定于同一頻率上的對數(shù)幅頻特性的斜率;離該斜率越遠,斜率對相位移的影響越??;某一頻率上的相位移與同一頻率上的對數(shù)幅頻特性的斜率的大致對應(yīng)關(guān)系是,±20ndB/dec的斜率對應(yīng)于大約±n90°的相位移,n=0,1,2,…。

例如,如果在剪切頻率ωc上的對數(shù)幅頻特性的漸進線的斜率是-20dB/dec,那么ωc上的相位移就大約接近-90°;如果ωc上的幅頻漸近線的斜率是-40dB/dec,那么該點上的相位移就接近-180°。在后一種情況下,閉環(huán)系統(tǒng)或者是不穩(wěn)定的,或者只具有不大的穩(wěn)定裕量。

在實際工程中,為了使系統(tǒng)具有相當?shù)南辔辉A?,往往這樣設(shè)計開環(huán)傳遞函數(shù),即使幅頻漸近線以-20dB/dec的斜率通過剪切點,并且至少在剪切頻率的左右,從ωc/4到2ωc的這段頻率范圍內(nèi)保持上述漸近線斜率不變。

2 環(huán)傳遞函數(shù)(建模)

一個的直流輸入24V,交流輸出電壓110V,頻率,電路開關(guān)頻率40kHz,功率500W。其控制至輸出整個電壓環(huán)的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示?,F(xiàn)求其回路增益。

圖2 逆變器電路結(jié)構(gòu)圖

2.1 驅(qū)動信號ds)至輸出Vo(s)的傳遞函數(shù)

1)驅(qū)動信號d為SPWM脈沖調(diào)制波,加在IGBT管的柵極(G)上,而輸入母線電壓Vin加在管子的集電極(C)和發(fā)射極(E)兩端,根據(jù)圖2所示結(jié)構(gòu),輸出電壓Vd與驅(qū)動d之間相差一個比例系數(shù),設(shè)為K1,則K1=。在具體的逆變器電路中,母線電壓Vin為±200V,驅(qū)動信號為12V,代入可得K1=400/12=33.33。

2)LC低通濾波網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)推導(dǎo)可得=,其中L=3mH,C=2μF。

綜上,驅(qū)動信號ds)至輸出Vos)的傳遞函數(shù)為=G1(s)=;


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