新型EPWM斬波器式交流穩(wěn)壓電源的原理分析
式中:bn=f(ωt)sinnωtd(ω t)
對于基波,n=1。由于被EPWM斬波的波形是正弦波,即f(ω t)=Umsinωt,所以
b1====DUm(6)
對于諧波,則
bn=
當n=kN±1,k=1,2,3,……時,對上式求解得
bkN±1==-sinkDπ(7)
當n≠kN±1時,bn≠kN±1=0。
所以EPWM正弦斬波電壓的傅里葉級數(shù)表示式為
uab=DUmsinωt-sinkDπsin(kN±1)ωt(8)
考慮到Tr的變比ξ:1,補償電壓uco表示式為
uco=Dsinωt-sinkDπsin(kN±1)ωt(9)
用LFCF濾除高次諧波后得到補償電壓為
uco=Dsinω t=D(10)
由式(8)中的諧波幅值sinkDπ可以算出,當載波三角波頻率fc=10kHz,N=200,D=0.1~0.9時,基波與各次諧波的幅值如表1所列?;ê透鞔沃C波與調(diào)制比亦即占空比D的關系曲線如圖4所示??芍?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/EPWM">EPWM正弦斬波電壓的諧波頻率與載波比N成正比,N越大諧波頻率越高,所需的濾波器LFCF的參數(shù)值也越小。所以,根據(jù)表1及圖4可以計算LF及CF的值。
表1 基波與各次諧波的幅值(fc=10kHz,N=200)
諧波 分量 | 占空比D | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | |
b1/Um | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 |
b199/Um | -0.0984 | -0.1871 | -0.2575 | -0.3027 | -0.3183 | -0.3027 | -0.2575 | -0.1871 | -0.0984 |
b201/Um | -0.0984 | -0.1871 | -0.2575 | -0.3027 | -0.3183 | -0.3027 | -0.2575 | -0.1871 | -0.0984 |
b399/Um | -0.0935 | -0.1514 | -0.1514 | -0.0935 | 0 | 0.0935 | 0.1514 | 0.1514 | 0.0935 |
b401/Um | -0.0935 | -0.1514 | -0.1514 | -0.0935 | 0 | 0.0935 | 0.1514 | 0.1514 | 0.0935 |
b599/Um | -0.0858 | -0.1009 | -0.0328 | 0.0624 | 0.1061 | 0.0624 | -0.0328 | -0.1009 | -0.0858 |
b601/Um | -0.0858 | -0.1009 | -0.0328 | 0.0624 | 0.1061 | 0.0624 | -0.0328 | -0.1009 | -0.0858 |
b799/Um | -0.0757 | -0.0468 | 0.0468 | 0.0757 | 0 | -0.0757 | -0.0468 | 0.0468 | 0.0757 |
b801/Um | -0.0757 | -0.0468 | 0.0468 | 0.0757 | 0 | -0.0757 | -0.0468 | 0.0468 | 0.0757 |
圖4 諧波分量與占空比D的關系曲線
3 對市電電壓波動的補償與Tr容量
當市電電壓us波動時,將會引起負載電壓uL的波動。為了保持uL穩(wěn)定不變,必須用補償電壓uco對市電電壓的波動進行補償。當Us>Ur時須進行負補償,使Us-Uco=UL=Ur;當UsUr時須進行正補償,使Us+Uco=UL=Ur,所以
UL=Us±Uco=Ur(11)
正補償時取正號,負補償時取負號。
假定補償變壓器Tr的變比為ξ:1,橋式斬波器的輸出電壓基波為uab1=DUmsinωt
則 Uco=(12)
將式(12)代入式(11)得
UL=US±Uab1(13)
橋式斬波器的基波輸出電壓
Uab1=DUL(14)
將式(14)代入式(13)得
UL=US±UL(15)
或UL(- +)UL=US,UL(1- +)=US
UL=(16)
正補償時取正號,負補償時取負號。當占空比D=1時,最大正、負補償電壓由式(12)得
Uco,max=(因為此時Uab1=DUL=UL)。
當市電電壓的波動范圍為±15%時,最大補償電壓
Uco,max=0.15UL=(17)
由于補償變壓器Tr初次級匝比為
ξ==6.667(18)
而補償變壓器次級電流,即市電輸入電流
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