斩控式交流稳压电源主电路参数设计中文

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1、双向可逆PWM控制交流稳压电源主电路参数设计摘要：双向可逆PWM控制补偿型稳压电源具有稳压精度高、效率高、体积小等优点。但为了保证电源质量，主电路结构中电感、电容等参数的确定至关重要。通过对电路工作情况的分析，从滤波的角度出发，给出了主电路电感、电容等参数的详细计算公式，并举例计算。计算参数时，为减小体积，在满足要求时，滤波电感取小值，电容取大值；直流侧平波电容要按逆变时直流电压升高限幅来选取，为保持稳压精度，此电容尽可能取大值。关键词：补偿型稳压电源；PWM整流器；SPWM逆变器；滤波器1前言交流稳压电源种类很多，但参数调整型、自藕调整型及全功率变换型[1]等电

2、磁元件体积大或电压电流谐波较大，功率因数较低，因此在小容量范围内补偿型稳压电源具有技术优势。补偿型稳压电源是利用增加补偿环节实现输出电压的稳定，其优点是电路简单、补偿变压器容量小、稳压精度高、响应速度快。双PWM控制的交流稳压电源补偿功率双向流动，综合性能优异。随着微计算机处理速度越来越快成本越来越低，采用微计算机控制的双向可逆PWM控制稳压电源逐渐成为交流稳压电源设计的主流。Fig.2DiagramofmaincircultofregulatedPowersupply图2可调稳压电源主电路图2稳压电源主电路设计双向PWM控制的补偿型交流稳压电源的主要结构如图1所

3、示，整流器和逆变器都采用PWM控制方式。Fig.1Struetuediagramofregulatepowersupply图1可调稳压电源结构图采用PWM整流器，可以使交流侧输入功率因数为1，不会产生低次谐波污染电网，直流侧输出稳定的直流电压，且幅值高于二极管不控整流得到的直流电压值，有利于后级逆变电路的工作。逆变器采用SPWM控制方式，可以输出波形良好的正弦波电压，与市电输入电压频率相同，相位一致或相差1800，通过补偿变压器与市电串联后得到额定输出电压。2.1稳压电源主电路结构稳压电源的主电路结构如图2所示，整流和逆变均采用单相全桥变换器，开关器件采用IGBT

4、。补偿变压器T原边与逆变器输出端相连，副边串联在市电和负载之间。PWM整流器电路中[2]，Ls为交流侧电感，Lf1和Cf1组成直流侧二次滤波器，电解电容Cd是直流侧平波电容。SPWM逆变器电路中，Lf2和Cf2组成输出滤波器，其输出通过补偿变压器T将补偿电压与输入电压串联。2.2功率流动分析补偿变压器T的同名端如图3中标示。当时，需要一个与电网电压反相的补偿电压，作负补偿。由图示的输出电流的方向和的极性可知，能量由变压器副边流向变压器原边，经过逆变器和PWM整流器反馈到电网，PWM整流器工作在逆变状态。同理，当时，作正补偿，能量由变压器原边流向变压器副边。当系统达

5、到稳态，负载电压为额定时，补偿电路处理的功率为（1）2.3主电路参数计算2.3.1补偿变压器当输入电压的范围为，则补偿变压器的容量为（2）补偿变压器副边额定电压为，原边电压为，为补偿变压器变比。一般地，为留有一定裕量，逆变器直流侧电压要比输出的交流电压峰值高20%~30%。PWM整流直流侧电压为，即输出交流电压应满足（3）求得。则补偿变压器的匝比（4）最终取整数值。2.3.2逆变器输出滤波器Lf和Cf组成逆变器输出端LC串联谐振滤波器[3]，谐振频率为。PWM逆变桥输出电压波中，各次谐波次数为[4]，其中k为载波比，为载波频率，为工频信号波频率，n=1,3,5,…

6、时，k=0,2,4,…；n=2,4,6,…时，k=1,3,4,…。各次谐波中幅值最高影响最大的是角频率为的谐波分量。因为载波频率要比基波频率大100倍以上，所以一般取载波频率的1/10为单调谐滤波器谐振频率，此时截止频率仍远大于工频基波频率。确定了谐振频率后，还要考虑逆变器输出电流变化率。输出电流脉动值可以表示为:（5）式中，——逆变器输入电压，即逆变器直流侧电压值，；——逆变器输出电压；Fig.3Schematicdiagramofpowerflowaspositivecompensation图3正补偿时功率流向结构图M——调制度；Tc——开关周期，即载波频率的

7、倒数。载波比足够大时，可以近似有：（6）在时，输出电流脉动取得最大，则（7）逆变器输出电流纹波系数为，则（8）从而有（9）由逆变器直流侧电压值、载波频率、电流纹波系数、电源额定输出电流，可以求出Lf2和Cf2的值。输出电流纹波系数一般取。2.3.3整流器交流侧电感为了改善PWM整流系统动态特性，并不受交流侧参数的影响，PWM整流多采用直接电流控制[5]。其中固定开关频率的直接电流控制，开关频率固定，使得网侧变压器及交流侧电感设计较容易，有利于限制功率开关损耗，减少交流侧谐波电流含量。PWM整流器采用双极性调制时，在电流过零处，电流变化率最大，此时电感应足够小，系统

8、要满足快速