逆變進一步普及 模塊化逆變電源的設計與應用

規則采樣Ⅱ法的原理如圖2所示,在三角載波的負峰值時對正弦調制波采樣,得到圖中E點,采樣電壓為urE=MsinωCtE。E點水平線在三角波上截得A、B兩點,兩點間的時間就作為SPWM波在該載波周期的脈寬時間t2。由相似三角形的比例關系可得下式：

脈寬時間(1)

間隙時間(2)

Tc為三角載波的周期。利用式(1)可以很快地計算出各個脈沖寬度,而兩個脈沖之間的間隙時間為前一脈沖的t3與后一脈沖的t1之和。

圖3是產生PWM數據的程序流程：

程序中,計算某相數據的子程序是三相公用的。其中一個參數是正弦調制波相位,改變這個參數可分別計算出A、B、C數據,并且可以補償因濾波元件參數不一致而導致的三相不平衡。

計算完各開關點時間后,將時間轉換為0、1位串的字節長度,這個過程要進行四舍五入,修正值初值為0.5。但四舍五入一般會帶來數字節的誤差,為了保證總的字節數成整k,需要以逐次逼近方式修改修正值。

此部分電路中,一555多諧振蕩器產生819.2kHz時鐘,經12位計數器進行地址變換,使存儲于ROM中的PWM數據周期性地輸出,再由專用驅動芯片IR2110驅動MOSFET三相全橋進行逆變。4 輸出電壓控制

介紹這部分前,需先對VICOR模塊的調壓原理進行了解,參見圖4。

VICOR模塊的電壓調節端TRIM同時也是模塊內部誤差放大器的電壓給定端,經一個10kΩ電阻與2.5V基準串聯,此端懸空時,誤差放大器的給定電壓為2.5V,模塊輸出額定電壓。由TRIM端外接電阻到-OUT端與10kΩ電阻對2.5V分壓,使誤差放大器的給定電壓降低,模塊的輸出電壓即被按比例地調低;由+OUT端外接電阻到TRIM端與10kΩ電阻對輸出電壓分壓,輸出電壓亦被按比例地調高。模塊的輸出電壓調節范圍是額定值的5%到110%。值得注意的是,若TRIM端電壓過高,將導致模塊的過壓保護動作。

使模塊的電壓調節端TRIM隨著系統輸出電壓有效值的變化而反向變化,即可構成負反饋閉環回路。可以看出,若將系統抽象為一閉環系統U(s)=U0×C(s)/F(s),模塊內的2.5V基準也是系統的給定值U0,負反饋環路可抽象為反饋通道傳遞函數F(s)。系統有68V、36V兩次穩壓過程,只需在切換數據頁的同時相應改變F(s)中的反饋系數即可。

此部分的電路參見圖5。

輸出的三相電壓經整流濾波后,在電位器RP1的滑臂上取得反饋電壓,該電壓經光耦N1隔離、反相后送到VICOR模塊的TRIM端,即構成了負反饋環。這里光耦三極管等效為一個接在TRIM和-OUT端的受控可變電阻,這樣有效地防止了TRIM端上的反饋電壓過高。

通電后,首先+15V經R對C充電,充電時間常數由二者的乘積決定。當C上的電壓不超過穩壓管DZ穩壓值加0.7V時,T1不導通,集電極輸出為高電平,選中ROM里存儲68V數據的頁面,同時,三極管T2、達林頓光耦N2導通,電位器RP2與RP1并聯,這個狀態對應于起動階段輸出68V高電壓;當C上的電壓超過穩壓管穩壓值加0.7V后,T1導通,集電極輸出為低電平,選中存儲36V數據的頁面,同時T2、N2截止,RP2支路斷開,RP1滑臂上的反饋電壓增大,系統反饋系數也變大,輸出將降低,這時對應于正常工作階段輸出36V。