单极性全桥逆变SPWM控制方法以及解决过零点振荡的方案.doc
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1、单极性全桥逆变SPWM控制方法以及解决过零点振荡的方案引言当前众多电源应用领域对交流电源的要求越来越高,传统的电网直接供电方式在很多场合已无法满足要求,因此,需要对电网或者其他能源处理后逆变输出。高质量的逆变电源已经成为电源技术的重要研究对象。全桥架构又是逆变器中非常重要的架构。全桥逆变控制方式主要分为双极性控制方式和单极性控制方式。双极性控制是对角的一对开关为同步开关,桥臂上下管之间除死区时间外为互补开关,控制相对简单,但是它的开关损耗高,存在很大的开关谐波,电磁干扰大,而单极性控制可以很好地解决这些问题。全桥逆变器单极性控制仅用一对高频开关,相对于双极性控制具有损耗低、电磁干扰小、无开关频
2、率级谐波等优点,正在取代双极性逆变控制方式。但由于控制环路的延时作用,单极性控制方式的逆变器仍然受一个问题的困扰,即在过零点存在一个明显的振荡。单极性控制方式又包括单边方式和双边方式,双边方式相对于单边方式在抑止过零点振荡方面有一定优势,但仍然无法做到过零点的平滑过渡。为了提高逆变器的输出波形质量,本文分析了,单极性双边控制方式,分析了其振荡产生原因,并介绍一种解决过零点振荡的方案。1 主电路拓扑单极性SPWM逆变器如图1所示,由2组桥臂构成,一组桥臂(S3,S4)以高频开关工作频率工作,称为高频臂;另一组桥臂(S1,S2)以输出的正弦波频率进行切换,称为低频臂。2 单极性双边SPWM控制方式
3、单极性逆变有两种产生SPWM的方法,分为单极性单边SPWM控制方式和单极性双边SPWM控制方式,文献l对此有比较详尽的介绍,这里只介绍过零点特性较好的双边控制方式,这种方式对于单边控制方式仍然有效。在单极性双边SPSM控制方式中,给定的载波信号按正弦方式变化,三角调制波信号,当输出电压为正时三角波为正,输出电压为负时三角波为负,如图2所示。高频臂上管S3的开关由载波与调制波相比较决定,载波幅值大于调制波则开通,载波幅值小于调制波则关断,除去死区时间,高频臂上管S3与高频臂下管S4的开关完全互补。这样即可得到SPWM规律的高频臂开关信号,实现逆变器的正弦波输出。3 过零点振荡分析图3为双边SPW
4、M控制方法在过零点附近的SPWM示意图。图中E1理论上为跟基准(电压波形)同相位的误差信号,由于在电压环和电流环两个环节中存在积分环节,实际的误差信号E2会与基准信号相差一个相位。图3中SPWM1是理论上的高频臂上管(S3)的驱动信号,SPWM2则是实际的高频臂上管(S3)的驱动信号。1)tot1区间 由图3可以看到,在tot1区间,由于给定的低频臂信号为高电平l,对应主电路低频臂下管(S2)导通,图3中SPWM对应的高频臂上管(S3)的驱动信号,当误差信号(E1或E2)大于三角波,比较器输出高电平,小于则输出低电平,以此获得SPWM1或SPWM2。由图3可以知道在tot1区间,输出正弦波由正
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