1 引言 谐振软开关DC-AC变换器,可分为两类[1]:DC环节谐振型逆变器和极谐振型逆变器。由于DC环节谐振逆变器的DC环节输出为一系列电压脉冲,因而逆变器开关器件的开关时刻必须选择在DC环节谐振电压回零期间,这就意味着其开关时刻在时间轴上成为一系列不连续的点[2],因此DC谐振直流环节逆变器的控制须采用离散脉冲PWM调制。常用的离散脉冲调制方法有线性Delta调制器,SDM调制器及电流型Delta调制器,但其算法及实现电路相对较复杂[3]。文[4]提出了一种适合于DC谐振直流环节逆变器的软化PWM调制策略。其概念清晰,实现电路简单。但用该方法生成的SPWM波形误差大(最大为一个谐振周期),相移大,使得逆变器输出波形畸变亦大。 针对上述调制策略的不足,本文提出了一种新型软化PWM波形合成方法。文中分析了新算法的波形误差、相移及逆变器输出谐波。与文[4]中的算法相比,新方法的波形误差、相移及输出谐波大大地减少,仿真结果证实了理论分析的正确性。 2 新型软化SPWM波形合成方法 2.1 基本原理 DC环节谐振单相逆变电路如图1所示。
图1 DC环节谐振单相逆变电路
首先对DC谐振环节的输出电压进行过零检测,以产生与其输出电压相序相一致的控制脉冲 。软化SPWM波形生成工作原理为: (1)当常规SPWM波高电平到来时,如果此时 为低电平,则让其通过,即软化SPWM波形产生器立即输出高电平;如果 为高电平,则让软化SPWM波形合成器继续输出低电平,直到 由高电平变为低电平时,再让软SPWM波产生器输出高电平。 (2)当处于常规SPWM波的高电平期间时,让软化SPWM 波形产生器继续输出高电平,而不随 的电平变化而变化。 (3)当常规SPWM 波低电平到来时,如果此时 为低电平,则让软SPWM波形产生器立即输出低电平;如果 处于高电平,则让软SPWM波形产生器继续输出高电平,直到 由高电平变为低电平时,再让软SPWM波形产生器输出低电平。 (4)当处于常规SPWM波的低电平期间时,让软SPWM波合成器也输出低电平。 根据以上合成规则,可列出其真值表,得卡诺图,设计的软化SPWM信号合成电路如图2所示。将常规的SPWM波形与控制脉冲 同时输入软化SPWM信号生成电路,则在其输出端可以得到软化SPWM波形。
图2 软化spwm信号合成电路
2.2 合成方法 (1)概述 若实现高质量的输出电压波形,必须减少软化后的SPWM波形误差。新型软化SPWM波形合成方法的基本思想为:当DC环节以高频谐振时,逆变桥采用如下控制策略,当SPWM波形实际开关时刻发生在谐振周期回零时,则让其立即实现开关转换;当其实际开关时刻发生在谐振周期的前半周,则让它提前发生在前一个谐振零点;反之则滞后到下一个谐振零点。这样SPWM波形开关时刻可能产生的最大时间误差为二分之一谐振周期 。下面具体分析软化SPWM波形的合成方法。 一个SPWM方波脉宽 可以分3种情况: ① 谐振周期的整数倍, ,例如 ; ② 谐振周期的非整数倍的第1种情况,nTr< Ts£(n+1/2)Tr,例如 ; ③ 谐振周期的非整数倍的第2种情况,(n+ 1/2)Tr<Ts£(n+1)Tr,例如 。 SPWM波形上升沿又有3种可能: ① 上升沿恰好处于谐振回零期间; ② 上升沿处于一个谐振波的前半周; ③ 上升沿处于一个谐振波的后半周。 SPWM波形下降沿亦有类似情况。现以SPWM波形脉宽的3种情况分别加以讨论: (2)SPWM脉宽为谐振周期的整数倍 当SPWM脉宽的上升沿处于1个谐振周期的回零期间,即谐振波的前半周和后半周时,其SPWM方波与谐振波形之间的关系如图3(a)所示。新型软开关方法为,将原SPWM信号波形提前半个谐振周期,并按2.1中的方法进行波形合成,以代替原SPWM波形合成后的期望输出,这样可实现新的波形合成思想,其示意图如图3(b)~(d)。
图3 SPWM方波脉宽Ts为谐振周期Tr的整数倍 时的信号合成过程
(3)SPWM脉宽为谐振周期的非整数倍的第1种情况 采用与(2)中类似的方法,取由提前半个谐振周期的SPWM信号的输出为原信号的期望输出即可,如图4所示。与(2)不同的是,在图4 (c)中,输出波形可能是10个或11个谐振周期。若按新型合成规则,输出波形一般为11个谐振周期。若取原SPWM波形合成后的输出,输出波形为10个谐振周期,但有相移误差。
图4 SPWM方波脉宽Ts为谐振周期Tr的非整数倍, 情况1时的信号合成过程
(4)SPWM脉宽为谐振周期的非整数倍的第2种情况 采用与(2)中类似的方法,在图5(d)中有与 (3)中图4(c)类似的情况。
图5 SPWM方波脉宽Ts为谐振周期Tr的非整数倍的情况2时的信号合成过程
在图4-6中, 为原SPWM波形; 为提前半个谐振周期的SPWM波形; 为合成后的SPWM波形; 为 上升沿恰好处于谐振回零期间; 为 上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 下一页
|