串聯(lián)諧振逆變器脈沖密度調(diào)制(PDM)功率控制可以在全功率范圍實現(xiàn)功率器件的零電壓開關(guān)(ZVS),但會導(dǎo)致輸出電流波動變大,尤其在低品質(zhì)因數(shù)時會造成電流斷續(xù)。為了解決逆變器輸出電流波動大的問題,提出了一種改進的PDM功率控制方法,脈沖分布采用ΔΣ調(diào)制,無需存儲器查找表即可實現(xiàn)在任意調(diào)功周期下的逆變脈沖均勻分布,減小了輸出電流波動,提高了功率控制精度。使用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片作為主控制器,搭建了一臺50 kW串聯(lián)諧振逆變電源樣機,仿真和實驗驗證了上述控制方法的有效性。 

【文章來源】：電力電子技術(shù). 2020年10期 北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

圖１串聯(lián)諧振逆變器主電路??Ｆｉｇ．?１?Ｍａｉｎ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｏｆ?ｓｅｒｉｅｓ?ｒｅｓｏｎａｎｔ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??

入脈沖經(jīng)過??延時后與比較器的輸出結(jié)果通過與門進行邏輯組??合，與門的輸出即為ＡＳ調(diào)制輸出脈沖。具體計算??過程如圖４所示，可見６個輸出脈沖是按照給定??扣０．６在ＰＤＭ功率控制周期ｒ＝?１０中均勻分布的。??式中…為負載諧振角頻率，＝Ｖ１／（ＬＣ）。??假設(shè)為諧振電路的品質(zhì)因??數(shù)，由此可以得出負載諧振電流為：??４＝＾［ｌ－ｅ－ｆｔ／（２ｔ）］ｓｉｎｗｔ?（２）??輸入脈沖??延時ｈ??觸發(fā)??＾０．５｜－７〇￣，＇??累加器?比較器??輸出脈沖??ＪＵ??圖２為傳統(tǒng)ＰＤＭ功率控制時的逆變輸出電??壓和輸出電流波形，由式（２）可得，由于在功率控??制周期內(nèi)脈沖不是均勻分布的，造成了輸出電流??出現(xiàn)了較大波動，電流峰值近似組成了包絡(luò)線ｉＥ。??圖２?ＰＤＭ輸出電壓和輸出電流波形??Ｆｉｇ．?２?ＰＤＭ?ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??采用ＰＤＭ調(diào)功時，負載輸出功率與ｄ之間的??關(guān)系由以下兩個公式?jīng)Q定，Ｔ為負載時間常數(shù)，Ｔ?＝??２Ｚ７ｉ？，為逆變器可輸出的最大功率，當ＰＤＭ功??率控制周期時，負載諧振電流的幅度與ｄ成??正比，則功率輸出為：??＼ｉｍ?Ｐ＾ｉＴＪＴＹ?（３）??Ｔ￣？〇〇??當ＰＤＭ功率控制周期７？７時，負載諧振電??流的幅度與ｄ的平方根成正比，則Ｐ為：??ＵｒｎＰ＝ＰｍａＴＪＴ?（４）??Ｔ—＊０??３?均勻ＰＤＭ功率控制??相比于傳統(tǒng)ＰＤＭ調(diào)功方法，均勻ＰＤＭ功率??控制的基本原理為：在一個ＰＤＭ功率控制周期??內(nèi)，根據(jù)給定的＜逆變輸出脈沖是均勻分布的，??８８??圖３?調(diào)制控制邏輯??Ｆｉｇ．?３?ＡＸ?ｍ

??功率控制方法，具體實現(xiàn)如下。??３．１控制算法??如圖３所示，均勻ＰＤＭ功率控制算法采用??Ａ２調(diào)制實現(xiàn)，邏輯電路有兩路輸入端，一路是輸??入脈沖，另一路是ｄ。輸入脈沖為方波，在其上升??沿觸發(fā)累加器Ｓ，輸入ｄ和比較器的輸出可計算??得到差值累加器５；將該脈沖周期之前的所有??４進行累加，比較器將Ｓ的累加結(jié)果四舍五入至??０或１。為防止輸出脈沖出現(xiàn)毛刺，輸入脈沖經(jīng)過??延時后與比較器的輸出結(jié)果通過與門進行邏輯組??合，與門的輸出即為ＡＳ調(diào)制輸出脈沖。具體計算??過程如圖４所示，可見６個輸出脈沖是按照給定??扣０．６在ＰＤＭ功率控制周期ｒ＝?１０中均勻分布的。??式中…為負載諧振角頻率，＝Ｖ１／（ＬＣ）。??假設(shè)為諧振電路的品質(zhì)因??數(shù)，由此可以得出負載諧振電流為：??４＝＾［ｌ－ｅ－ｆｔ／（２ｔ）］ｓｉｎｗｔ?（２）??輸入脈沖??延時ｈ??觸發(fā)??＾０．５｜－７〇￣，＇??累加器?比較器??輸出脈沖??ＪＵ??圖２為傳統(tǒng)ＰＤＭ功率控制時的逆變輸出電??壓和輸出電流波形，由式（２）可得，由于在功率控??制周期內(nèi)脈沖不是均勻分布的，造成了輸出電流??出現(xiàn)了較大波動，電流峰值近似組成了包絡(luò)線ｉＥ。??圖２?ＰＤＭ輸出電壓和輸出電流波形??Ｆｉｇ．?２?ＰＤＭ?ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??采用ＰＤＭ調(diào)功時，負載輸出功率與ｄ之間的??關(guān)系由以下兩個公式?jīng)Q定，Ｔ為負載時間常數(shù)，Ｔ?＝??２Ｚ７ｉ？，為逆變器可輸出的最大功率，當ＰＤＭ功??率控制周期時，負載諧振電流的幅度與ｄ成??正比，則功率輸出為：??＼ｉｍ?Ｐ＾ｉＴＪＴＹ?（３）??Ｔ


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