电源

一种电压-电压SPWM控制DC/AC电路的设计

2010-12-0813:27

前言

正弦波逆变电源被广泛的应用于电力、邮电、通信、航天等各个领域, 而且随着微电脑技术的不断发展和普及,正弦波逆变电源的应用越来越广。为了满足用户对电能质量的要求,逆变电源在直流输入电压波动的情况下应保持输出电压恒定。传统的电压单环控制一般存在输出电压波动大、动态响应慢等缺点,很难实现精确控制。在逆变电路中为了克服以上不足,采用电压前馈控制技术来解决此问题。本文在单相SPWM逆变的基础上,采用前馈调整三角载波和反馈调整正弦波相结合的电压- 电压复合控制方案,较好地解决了输出电压瞬态偏离问题,且实现简单。

电压- 电压复合控制基本思想

在DC/AC逆变电路中, 输出电压与输入电压存在一定的线性关系。当输入电压变化时,输出电压随之相应改变。为了使输出电压保持稳定,一般要采集电压输出量进行反馈闭环控制。但是由于逆变电源开关频率较高, 且电路存在电感、电容等延时元件,使得反馈电压的变化滞后于输入电压的变化, 系统的反应与调节比较迟缓, 容易造成较大的瞬态偏离。如果能在输出电压变化之前,利用输入电压的变化对电路的控制信号进行调节,即在采用电压反馈技术的基础上辅以电压前馈技术则能较好地解决这个问题。这种电压- 电压复合控制,可以实现动态响应快、调节迅速、输出电压波动小的目的。

前馈型DC/ AC控制电路的设计与实现

DC/AC逆变器的控制电路可由分立元件或集成元件构成。

由分立元件构成的控制电路

由分立元件构成的控制电路多采用调制法,即把正弦波信号作为调制波, 用三角波作为载波, 当三角波与正弦波相交时对电路中的开关器件进行控制。采用调制法进行控制时三角载波的频率是远大于正弦调制波的频率的。所以在三角波的一个开关周期中可以近似地认为正弦波Vc 为常量,这样就与DC/ DC 变频器的控制规律是相同的了,如图1 所示。占空比D =Vc/ Vr(Vc< Vt) ,改变Vc、Vr任意一个的幅值即可改变输出电压的大小。当三角波由Vr 变为Vr′时, 占空比的大小由T1/T变为T2/T。

在SPWM中, 一般将正弦波峰值Vc与三角波峰值Vr的比值称为调制度a , 即a =Vc/Vr。这样DC/AC变换电路输入输出之间有如下的数量关系: 输出电压的基波有效值Uo正比于调制度a及输入电压UI, 即UOl = KaUI = KUIVc/Vr , ( K为常数,与主电路结构有关) 。于是, 当UI变为原来的n倍的时侯, 要保持输出电压稳定, 三角波峰值电压也要相应地变为原来的n 倍。

(来源:21IC电子网    作者:)

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