串联谐振逆变器均匀PDM功率控制方法

发布时间：2020-12-16 00:03

　　串联谐振逆变器脉冲密度调制(PDM)功率控制可以在全功率范围实现功率器件的零电压开关(ZVS),但会导致输出电流波动变大,尤其在低品质因数时会造成电流断续。为了解决逆变器输出电流波动大的问题,提出了一种改进的PDM功率控制方法,脉冲分布采用ΔΣ调制,无需存储器查找表即可实现在任意调功周期下的逆变脉冲均匀分布,减小了输出电流波动,提高了功率控制精度。使用现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为主控制器,搭建了一台50 kW串联谐振逆变电源样机,仿真和实验验证了上述控制方法的有效性。 

【文章来源】：电力电子技术. 2020年10期 北大核心

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

图１串联谐振逆变器主电路??Ｆｉｇ．?１?Ｍａｉｎ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｏｆ?ｓｅｒｉｅｓ?ｒｅｓｏｎａｎｔ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??

入脉冲经过??延时后与比较器的输出结果通过与门进行逻辑组??合，与门的输出即为ＡＳ调制输出脉冲。具体计算??过程如图４所示，可见６个输出脉冲是按照给定??扣０．６在ＰＤＭ功率控制周期ｒ＝?１０中均匀分布的。??式中…为负载谐振角频率，＝Ｖ１／（ＬＣ）。??假设为谐振电路的品质因??数，由此可以得出负载谐振电流为：??４＝＾［ｌ－ｅ－ｆｔ／（２ｔ）］ｓｉｎｗｔ?（２）??输入脉冲??延时ｈ??触发??＾０．５｜－７〇￣，＇??累加器?比较器??输出脉冲??ＪＵ??图２为传统ＰＤＭ功率控制时的逆变输出电??压和输出电流波形，由式（２）可得，由于在功率控??制周期内脉冲不是均匀分布的，造成了输出电流??出现了较大波动，电流峰值近似组成了包络线ｉＥ。??图２?ＰＤＭ输出电压和输出电流波形??Ｆｉｇ．?２?ＰＤＭ?ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??采用ＰＤＭ调功时，负载输出功率与ｄ之间的??关系由以下两个公式决定，Ｔ为负载时间常数，Ｔ?＝??２Ｚ７ｉ？，为逆变器可输出的最大功率，当ＰＤＭ功??率控制周期时，负载谐振电流的幅度与ｄ成??正比，则功率输出为：??＼ｉｍ?Ｐ＾ｉＴＪＴＹ?（３）??Ｔ￣？〇〇??当ＰＤＭ功率控制周期７？７时，负载谐振电??流的幅度与ｄ的平方根成正比，则Ｐ为：??ＵｒｎＰ＝ＰｍａＴＪＴ?（４）??Ｔ—＊０??３?均匀ＰＤＭ功率控制??相比于传统ＰＤＭ调功方法，均匀ＰＤＭ功率??控制的基本原理为：在一个ＰＤＭ功率控制周期??内，根据给定的＜逆变输出脉冲是均匀分布的，??８８??图３?调制控制逻辑??Ｆｉｇ．?３?ＡＸ?ｍ

??功率控制方法，具体实现如下。??３．１控制算法??如图３所示，均匀ＰＤＭ功率控制算法采用??Ａ２调制实现，逻辑电路有两路输入端，一路是输??入脉冲，另一路是ｄ。输入脉冲为方波，在其上升??沿触发累加器Ｓ，输入ｄ和比较器的输出可计算??得到差值累加器５；将该脉冲周期之前的所有??４进行累加，比较器将Ｓ的累加结果四舍五入至??０或１。为防止输出脉冲出现毛刺，输入脉冲经过??延时后与比较器的输出结果通过与门进行逻辑组??合，与门的输出即为ＡＳ调制输出脉冲。具体计算??过程如图４所示，可见６个输出脉冲是按照给定??扣０．６在ＰＤＭ功率控制周期ｒ＝?１０中均匀分布的。??式中…为负载谐振角频率，＝Ｖ１／（ＬＣ）。??假设为谐振电路的品质因??数，由此可以得出负载谐振电流为：??４＝＾［ｌ－ｅ－ｆｔ／（２ｔ）］ｓｉｎｗｔ?（２）??输入脉冲??延时ｈ??触发??＾０．５｜－７〇￣，＇??累加器?比较器??输出脉冲??ＪＵ??图２为传统ＰＤＭ功率控制时的逆变输出电??压和输出电流波形，由式（２）可得，由于在功率控??制周期内脉冲不是均匀分布的，造成了输出电流??出现了较大波动，电流峰值近似组成了包络线ｉＥ。??图２?ＰＤＭ输出电压和输出电流波形??Ｆｉｇ．?２?ＰＤＭ?ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??采用ＰＤＭ调功时，负载输出功率与ｄ之间的??关系由以下两个公式决定，Ｔ为负载时间常数，Ｔ?＝??２Ｚ７ｉ？，为逆变器可输出的最大功率，当ＰＤＭ功??率控制周期时，负载谐振电流的幅度与ｄ成??正比，则功率输出为：??＼ｉｍ?Ｐ＾ｉＴＪＴＹ?（３）??Ｔ


本文编号：2919137