電壓型大功率電源電路校正研究

來源：廣電電器網(wǎng) 作者：秩名2014年05月08日 11:34

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[導讀] 本文就電壓型單環(huán)回路控制在大功率電路中校正的難度大，精度不足這一問題進行簡單探討。

關鍵詞：大功率電源逆變電路PWM

　　電壓型單環(huán)回路控制簡單，在各個領域應用最為廣泛。應用于小功率開關電源時，補償網(wǎng)絡可以簡單地用分壓反饋與基準放大比較來實現(xiàn)。而在大功率電路中校正的難度很大，精度不足。目前僅滿足于反復調試，費時費力。

　　1 電壓型PWM逆變控制系統(tǒng)結構及原理

　　逆變控制系統(tǒng)的最終輸出可以是直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、頻率或功率，在輸出部分需進行濾波。大多數(shù)逆變系統(tǒng)輸出是直流電壓，也就是說，系統(tǒng)輸出和調節(jié)的是直流電壓量，當然逆變變壓器副邊還有整流電路。脈寬調制（PWM）型開關穩(wěn)壓電源就是只對輸出電壓進行采樣，實行閉環(huán)控制，這種控制方式屬電壓控制型，是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。對于這些系統(tǒng)，其反饋量就是輸出電壓的一定比例值，用給定電壓與反饋電壓的誤差信號來調節(jié)PWM脈沖的寬度，我們通常把這種逆變控制系統(tǒng)稱作電壓型PWM控制系統(tǒng)。對于大部分電壓型PWM逆變控制系統(tǒng)，不論是直流輸出還是交流輸出，其控制系統(tǒng)的結構框圖都可以統(tǒng)一地畫成如圖1所示的形式。

　　電壓型PWM逆變控制系統(tǒng)結構框圖

　　圖1電壓型PWM逆變控制系統(tǒng)結構框圖

　　電壓型PWM逆變控制系統(tǒng)

　　　該逆變系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G（S）H（S）由下式給出：

　　開環(huán)傳遞函數(shù)

　　其最大缺點是：控制過程中電源電路內的電流值沒有參與進去。眾所周知，開關電源的輸出電流是要流經(jīng)電感的，故對于電壓信號有90度的相位延遲，然而對于穩(wěn)壓電源來說，應當考慮電流的大小，以適應輸出電壓的變化和負載的需求，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的，因此僅采用輸出電壓采樣的方法，其響應速度慢，穩(wěn)定性差，甚至在大信號變化時，會產(chǎn)生振蕩，造成功率管損壞等故障。

　　2.系統(tǒng)的分析和設計

　　誤差放大器（或調節(jié)器）若是比例環(huán)節(jié)，式（6.12）和（6.13）都是二階的，即系統(tǒng)是二階系統(tǒng)。二階系統(tǒng)是一個有條件的穩(wěn)定系統(tǒng)。另外，由于輸出濾波參數(shù)LC一般比較大，頻率參數(shù)比較低。

　　頻率參數(shù)

　　所以，系統(tǒng)在中頻段是以-40dB/dec的斜率穿過L（ω）=0 這條線。在這個系統(tǒng)中，即使采用PI調節(jié)器，也只是為了減小穩(wěn)態(tài)誤差。所以，零點也很低，中頻段仍然以-40dB/dec的斜率穿越零線，如圖3所示。

　　電壓型PWM逆變控制系統(tǒng)幅頻特性曲線

　　圖3 電壓型PWM逆變控制系統(tǒng)幅頻特性曲線

　　為了使系統(tǒng)滿足穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)性能和穩(wěn)定性的要求，就要使在該系統(tǒng)中就要進行校正。顯然，在中頻段，加一個串聯(lián)的超前校正環(huán)節(jié)（有源或無源）如圖4，就能使其開環(huán)幅頻特性的低、中、高頻段都能滿足要求，如圖4所示。

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