基于頻率跟蹤型PWM控制的臭氧發生器電源的研究

3 控制策略硬件實現

通過上面的分析,可知該控制策略實現的關鍵是三角波信號的獲取,這個三角波信號幅度恒定并與逆變器輸出電流同相同頻,實際上是完成將一個頻率連續變化的正弦波轉換為三角波的功能。其硬件結構示意圖如圖4所示。給定正弦波經頻率/電壓變換將頻率信號轉換為電平信號,通過對電容的充放電得到三角波。為了獲得雙極性三角波,該電路中由雙電源工作的555電路完成反饋功能。這種變換電路產生的三角波具有頻率跟蹤、相位正確、幅度恒定的特點。

圖4 正弦波、三角波變換電路結構

4 實驗結果

為了驗證上述的分析,研制了一臺工作頻率為20kHz的實驗裝置。系統主電路的整流部分采用三相不控整流，逆變部分采用IGBT作為開關器件，結構如圖2所示。不考慮相位補償，由圖4方法產生的三角波與正弦波有固定的相位差90°。而實際系統要求三角調制波的相位與系統的輸出電流同相，解決這一問題有兩種方案：一是對檢測得到的輸出電流進行積分或者微分處理，補償相位差；另一種更直接的方案是采用負載電路中電容的電壓作為圖4中的給定信號，該信號與輸出電流相差90°，滿足系統工作要求。本文的實驗采用后一種方案，如圖5所示，其中相位補償時間為3μs。圖5，6，7分別是三角波生成，開關管的驅動信號和逆變器輸出電壓電流波形。

圖5 三角波生成

圖6 開關管驅動信號

圖7 逆變器輸出電壓電流波形

5 結語

新型PWM控制策略成功地滿足了臭氧發生電源頻率跟蹤的要求。這種控制策略性能優越，邏輯明了，實現簡單易行。在控制電路的實現中，三角調制波的產生是一個關鍵問題，本文給出了一種功能穩定、結構簡單、價格便宜的實現方法。所有的分析都通過實驗結果加以驗證。