新型EPWM斬波器式交流穩壓電源的原理分析

式中：b_n=f(ωt)sinnωtd(ω t)

對于基波，n=1。由于被EPWM斬波的波形是正弦波，即f(ω t)=U_msinωt，所以

b₁====DU_m（6）

對于諧波，則

b_n=

當n=kN±1，k=1，2，3，……時，對上式求解得

b_kN±1==－sinkDπ（7）

當n≠kN±1時，b_n≠kN±1=0。

所以EPWM正弦斬波電壓的傅里葉級數表示式為

u_ab=DU_msinωt－sinkDπsin(kN±1)ωt（8）

考慮到T_r的變比ξ:1，補償電壓u_co表示式為

u_co=Dsinωt－sinkDπsin(kN±1)ωt（9）

用L_FC_F濾除高次諧波后得到補償電壓為

u_co=Dsinω t=D（10）

由式（8）中的諧波幅值sinkDπ可以算出，當載波三角波頻率f_c=10kHz，N=200，D=0.1～0.9時，基波與各次諧波的幅值如表1所列。基波和各次諧波與調制比亦即占空比D的關系曲線如圖4所示。可知EPWM正弦斬波電壓的諧波頻率與載波比N成正比，N越大諧波頻率越高，所需的濾波器L_FC_F的參數值也越小。所以，根據表1及圖4可以計算L_F及C_F的值。

表1 基波與各次諧波的幅值（f_c=10kHz，N=200）

圖4 諧波分量與占空比D的關系曲線

3 對市電電壓波動的補償與T_r容量

當市電電壓u_s波動時，將會引起負載電壓u_L的波動。為了保持u_L穩定不變，必須用補償電壓u_co對市電電壓的波動進行補償。當U_s>U_r時須進行負補償，使U_s－U_co=U_L=U_r；當U_sU_r時須進行正補償，使U_s＋U_co=U_L=U_r，所以

U_L=U_s±U_co=U_r（11）

正補償時取正號，負補償時取負號。

假定補償變壓器Tr的變比為ξ：1，橋式斬波器的輸出電壓基波為u_ab1=DU_msinωt

則 U_co=（12）

將式（12）代入式（11）得

U_L=U_S±U_ab1（13）

橋式斬波器的基波輸出電壓

U_ab1=DU_L（14）

將式（14）代入式（13）得

UL=US±UL（15）

或U_L(- +)U_L=U_S，U_L(1- +)=U_S

U_L=（16）

正補償時取正號，負補償時取負號。當占空比D=1時，最大正、負補償電壓由式（12）得

U_co,max=（因為此時U_ab1=DU_L=U_L）。

當市電電壓的波動范圍為±15％時，最大補償電壓

U_co,max=0.15U_L=（17）

由于補償變壓器Tr初次級匝比為

ξ==6.667（18）

而補償變壓器次級電流，即市電輸入電流