400Hz逆變器電壓環反饋控制設計

2．2 輸出V_o（s）至反饋信號B（s）的傳遞函數H（s）

1）輸出電壓采樣變壓器的傳遞函數為一個比例系數，即其變比，設為K₂，即=K₂，具體電路中，K₂=18/110=0.164。

2）電阻電容分壓網絡如圖2虛線框所示，其傳遞函數為=，其中R₁=820Ω，R₂=5.1kΩ，C₂=10nF。

綜上，V_o（s）至B（s）的傳遞函數H(s)==；

2.3 脈寬調制器（PWM）傳遞函數G_d(s)

一般PWM調制器的傳遞函數為G_d(s)==，其中V_m為三角波最大振幅。在具體電路中，反饋信號與基準正弦波信號送入差動放大器，輸出誤差信號再與標準三角波比較，生成SPWM驅動信號。此處所用三角波的振幅為V_m=3V。

綜上，在未加入補償網絡之前，整個回路增益為

G（s）=G₁(s)H(s)G_d(s)==

繪制其幅頻Bode圖，如圖3所示。

圖3 G（s）的幅頻Bode圖

3 補償網絡設計

由前述Bode定理，補償網絡加入后的回路增益應滿足，幅頻漸近線以－20dB/dec的斜率穿過剪切點（ω_c點），并且至少在剪切頻率左右從到2ω_c的范圍內保持此斜率不變。

由此要求，首先選擇剪切頻率。實際應用中，選f_c=f_s/5為宜，其中f_s為逆變器工作頻率或開關管開關頻率。具體逆變器中，開關頻率為40kHz，則f_c=40/5=8kHz。

在未加補償網絡之前的回路增益Bode圖如圖3所示，在f_c=8kHz處的增益為－20.17dB，由此，補償網絡應滿足如下條件，即在f_c=8kHz處的增益為＋20.17dB，斜率為＋20dB/dec，而且，此斜率在f_c/4=2kHz與2f_c=16kHz（取15kHz）的范圍內保持不變。補償網絡的Bode圖如圖4所示（幅頻）。

圖4 補償網絡的Bode圖

由圖4可得：f₁=2kHz處，G(ω)=20lg(2πf₁)=8.129dB或者2.55（倍數）=AV₁，f₂=15kHz處，G(ω)=20lg(2πf₂)=25.63dB或者19.12（倍數）=AV₂，兩個零值對應頻率為f_z1=f_z2=2kHz，一個極值在f_p1=15kHz處，另一個極值在f_p2=20kHz處。考慮選用如圖5所示補償放大器時，其電阻電容參數值可計算如下：

圖5 補償網絡的電原理圖