pwm斩波器式交流稳压电源的原理分析

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1、PWM斩波器式交流稳压电源的原理分析

2、第1lunethodofaPchoppertypeACregulatedpoouseg(this)">图1采用P高频斩波器的补偿式交流稳压源电路原理框图斩波器开关S3采用的是等电位直流脉宽调制EP（Equipotential－P），EP触发脉冲的形成与交流正弦电压的P斩波波形如图2所示。图2EP调制与正弦P斩波波形2.1正弦斩波电压的谐波分析正弦斩波电压的波形如图2所示，为了使波形具有半波奇对称，和1/4周期偶对称，以消除其傅里叶级数中的余弦项和正弦项中的偶次谐波，取载波比N=fc/fs=4k（式中fc为载波三角波频率，fs为市电工频频率

3、），调制比M=Δt/TΔ=ΔU/Uc（式中Δt为触发脉冲宽度，TΔ=1/fc为载波三角波周期，ΔU为等电位直流调制电压，ΔU=

4、Us－Ur

5、，Uc为载波三角波电压幅值）。载波三角波的方程式为：uc=500)this.style.ouseg(this)">(1)i=1,2,3…当调制电平为ΔU时，求出触发脉冲起始点ti和终止点ti＋1的方程式为：500)this.style.ouseg(this)">，500)this.style.ouseg(this)">（2）500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">（3

6、）则脉冲宽度为：Δt=ti＋1－ti=(TΔ/Uc)ΔU（4）式中TΔ=2π/N，则各触发脉冲的起始角和终止角的数值为：α1=TΔ/2－(TΔ/2)(ΔU/Uc)=π/N－M(π/N)=π(1－M)/N；α2=π(1＋M)/N；α3=π(3－M)/N；α4=π(3＋M)/N；……由图2可以看出：P正弦斩波波形是“镜对称”和“原点对称”，因此在它的傅里叶级数中将不包含恒定分量、余弦项和正弦项中的偶次谐波，只包含正弦项中的奇次谐波，故：f(ωt)=500)this.style.ouseg(this)">bnsinnωt，n为奇数（5）式中：bn=500)this.style.ou

7、seg(this)">500)this.style.ouseg(this)">f(ωt)sinnωtd(ωt)对于基波，n=1，由于P正弦斩波波形是正弦的，即f(ωt)=Usmsinωt，所以：b1=500)this.style.ouseg(this)">(500)this.style.ouseg(this)">sin2xdx＋500)this.style.ouseg(this)">sin2xdx＋…）=500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">sin

8、2xdx=500)this.style.ouseg(this)">（500)this.style.ouseg(this)">M·500)this.style.ouseg(this)">）=MUsm(6)对于谐波bn=500)this.style.ouseg(this)">(500)this.style.ouseg(this)">sinxsinnxdx＋sinxsinnxdx＋…）当n=KN±1，K=1,2,3…时：bKN±1=500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg

9、(this)">sinxsinnxdx=－500)this.style.ouseg(this)">sinKMπ(7)当n≠KN±1时：bn≠KN±1=500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">sinxsinnxdx=0所以，当补偿变压器的变比为ξ时，P正弦斩波电压uch的傅里叶级数表示式为：uch=MUsmsinωt－500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">sinKMπsin(KN

10、±1)ωt(8)补偿电压uco的方程式为：uco=ξMUsmsinωt－500)this.style.ouseg(this)">ξ500)this.style.ouseg(this)">sinKMπsin(KN±1)ωt(9)由式（8）中的谐波幅值500)this.style.ouseg(this)">sinKMπ可以算出，当fc=10kHz，N=200，M=0.1～0.9时，基波与各次谐波的幅值如表1所示。基波和各次谐波与调制比M的关系曲线如图3所示。可知，P正弦斩波电压的谐波频率与载波比N成正比，N