采用PWM高頻逆變器的補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)

采用PWM高頻逆變器的補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源的原理電路如圖1所示。其中補(bǔ)償電壓uco由單相全橋逆變器產(chǎn)生（也可以采用半橋式或推挽式逆變器），逆變器采用高頻SPWM調(diào)制。單相全橋逆變器的輸出電壓uab通過(guò)輸出變壓器Tr，把電壓uab變成補(bǔ)償電壓uco在Tr的次級(jí)輸出。Tr的次級(jí)串聯(lián)在主電路中以對(duì)市電電壓的變化進(jìn)行補(bǔ)償，保持輸出電壓uo穩(wěn)定不變。圖中LFCF為低通濾波器，以濾掉逆變器輸出電壓uab中的高次諧波。變壓器Tr次級(jí)繞組的電阻和漏感以及市電電源內(nèi)阻共同組成線路阻抗Z，則當(dāng)負(fù)載變化時(shí)在Z上產(chǎn)生的壓降會(huì)使輸出電壓隨之變化。ur為用正弦電壓發(fā)生器和鎖相環(huán)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)參考電壓，鎖相環(huán)是使ur在相位上與市電電壓us同步。用瞬時(shí)值usZisur作為SPWM全橋逆變器控制電路中的調(diào)制電壓，控制電路的原理框圖如圖2所示。按此圖的高頻SPWM調(diào)制原理，當(dāng)用（usZisur）作為正弦調(diào)制波時(shí)，就可以使逆變器的輸出電壓與市電電壓的變化和負(fù)載電壓的變化成比例。

圖1采用逆變器補(bǔ)償?shù)?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/交流">交流穩(wěn)壓電路

圖2控制電路原理框圖

21逆變器輸出電壓的諧波分析

假定逆變器的直流電源電壓為Ud，載波三角波的電壓幅值為Uc，則調(diào)制比M的值為：M=（1）

式中：Us、Is、Ur為市電電壓us，市電電流is和基準(zhǔn)參考電壓ur的有效值。載波比：N=，fc為三角波頻率，fs為市電電壓頻率。

SPWM波形如圖3所示。由此圖可知，逆變器輸出電壓uab的雙重付里葉級(jí)數(shù)表示為：

uab=ua－ub=MUdsinωt＋·

cosmπ·sin〔(mN＋n)ωt〕(2)

因?yàn)樽儔浩鱐r的變比為ξ，故補(bǔ)償電壓uco的表示式為：

uco=ξMUdsinωt＋ξ·

cosmπ·sin〔(mN＋n)ωt〕(3)

uco的頻譜如圖4所示，可知：載波比N越大，諧波頻率越高，濾波越容易，所需的LFCF的值越小，當(dāng)fc=12.8kHz時(shí)，LF=10mH，CF=2μF，即可將uco中的高次諧波濾掉。

22考慮線路阻抗Z的補(bǔ)償分析

由于逆變器開關(guān)管的正向壓降，開關(guān)死區(qū)、變壓器Tr初級(jí)繞組的電阻及漏感和交流濾波電感LF的繞組電阻及電感的影響，會(huì)使補(bǔ)償電壓uco的值減小。但這種影響不大，而且是基本固定的，與負(fù)載的大小變化關(guān)系不大，因此可以通過(guò)增大變壓器Tr的變比ξ來(lái)補(bǔ)償。