抑制偏磁的簡單電路拓撲及其工作原理
如圖2所示,在PWM全橋逆變電源輸出端,采用通過霍爾電壓傳感器(HL)隔離的差動高阻積分電路,通過此電路可直接地實時檢測橋端輸出電壓脈沖列uAB的直流分量,圖2中積分環(huán)節(jié)輸出電壓um波形如圖3中所示,為標準的三角波(暫不考慮死區(qū))。其上升時間即為ugs1的脈寬(亦即S1及S2的開通時間),并且以固定的du/dt上升。其下降時間為ugs2的脈寬(即S3及S3的開通時間)。控制電路補償過程如下:以ugs1為參考脈沖方波(固定的脈寬及占空比D,且50%>D>40%),控制S1及S2的通斷;而以ugs2為可調脈沖方波去控制S3及S4。在一個基波周期內,C1充電時間和充電速度固定,其充電量亦確定,此充電量確定了放電過程的時間,亦即ugs2的占空比。由此可見,S3及S4的開通時間由S1及S2的開通時間決定,其結果是消除了高頻變壓器中的直流分量。假設某種原因導致ugs1的D變大,則S1及S2管的導通時間變長,C1中充電量增大,其放電時間相應變長,從而使ugs2的占空比增大,S3及S4的開通時間也增大,從而達到了消除直流分量的目的。反之亦然。
在設計中需要注意以下事項。
1)霍爾電壓傳感器
(1)對于電壓測量,原邊電流與被測電壓之比一定要通過一個外部電阻Ri來確定,并串聯(lián)在傳感器原邊電路,為使傳感器達到最佳精度,應盡量精確選擇Ri的大小,使輸入電流為10mA為佳。
(2)考慮到初級線圈內阻(與Ri相比,為保持溫差盡可能低)和隔離,此傳感器適用于測量10~500V電壓。Ri的功率為所測試電壓乘以0.01后的4倍以上,以確保測量電阻的穩(wěn)定性。
2)控制電路部分
(1)積分電容器C1應選用泄漏電阻大的電容器來減少積分誤差。C2應滿足可以濾除基波及基波以上的交流分量。
(2)在應用中應該注意,比較電平是不可能為零的(由于器件性能的影響,三角波不可能降為零),為了使比較器可靠性高,應使比較電平略大于三角波的最小值。由于上述原因,造成的脈寬ugs1比ugs2的稍窄,可通過調節(jié)彼此的死區(qū)時間來給予一定程度的補償。
(3)ugs2的死區(qū)時間通過R6、R7、C3及一對二極管組成充放電回路和比較放大器產生,ugs1的死區(qū)時間通過R10、R11、C4及一對二極管組成充放電回路和比較放大器產生。通過適當調節(jié)比較放大器的比較電平補償ugs2損失的部分占空比。
如圖2所示,在PWM全橋逆變電源輸出端,采用通過霍爾電壓傳感器(HL)隔離的差動高阻積分電路,通過此電路可直接地實時檢測橋端輸出電壓脈沖列uAB的直流分量,圖2中積分環(huán)節(jié)輸出電壓um波形如圖3中所示,為標準的三角波(暫不考慮死區(qū))。其上升時間即為ugs1的脈寬(亦即S1及S2的開通時間),并且以固定的du/dt上升。其下降時間為ugs2的脈寬(即S3及S3的開通時間)。控制電路補償過程如下:以ugs1為參考脈沖方波(固定的脈寬及占空比D,且50%>D>40%),控制S1及S2的通斷;而以ugs2為可調脈沖方波去控制S3及S4。在一個基波周期內,C1充電時間和充電速度固定,其充電量亦確定,此充電量確定了放電過程的時間,亦即ugs2的占空比。由此可見,S3及S4的開通時間由S1及S2的開通時間決定,其結果是消除了高頻變壓器中的直流分量。假設某種原因導致ugs1的D變大,則S1及S2管的導通時間變長,C1中充電量增大,其放電時間相應變長,從而使ugs2的占空比增大,S3及S4的開通時間也增大,從而達到了消除直流分量的目的。反之亦然。
在設計中需要注意以下事項。
1)霍爾電壓傳感器
(1)對于電壓測量,原邊電流與被測電壓之比一定要通過一個外部電阻Ri來確定,并串聯(lián)在傳感器原邊電路,為使傳感器達到最佳精度,應盡量精確選擇Ri的大小,使輸入電流為10mA為佳。
(2)考慮到初級線圈內阻(與Ri相比,為保持溫差盡可能低)和隔離,此傳感器適用于測量10~500V電壓。Ri的功率為所測試電壓乘以0.01后的4倍以上,以確保測量電阻的穩(wěn)定性。
2)控制電路部分
(1)積分電容器C1應選用泄漏電阻大的電容器來減少積分誤差。C2應滿足可以濾除基波及基波以上的交流分量。
(2)在應用中應該注意,比較電平是不可能為零的(由于器件性能的影響,三角波不可能降為零),為了使比較器可靠性高,應使比較電平略大于三角波的最小值。由于上述原因,造成的脈寬ugs1比ugs2的稍窄,可通過調節(jié)彼此的死區(qū)時間來給予一定程度的補償。
(3)ugs2的死區(qū)時間通過R6、R7、C3及一對二極管組成充放電回路和比較放大器產生,ugs1的死區(qū)時間通過R10、R11、C4及一對二極管組成充放電回路和比較放大器產生。通過適當調節(jié)比較放大器的比較電平補償ugs2損失的部分占空比。
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