400Hz逆變器電壓環(huán)反饋控制設(shè)計(jì)

2．2 輸出V_o（s）至反饋信號B（s）的傳遞函數(shù)H（s）

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

2）電阻電容分壓網(wǎng)絡(luò)如圖2虛線框所示，其傳遞函數(shù)為=，其中R₁=820Ω，R₂=5.1kΩ，C₂=10nF。

綜上，V_o（s）至B（s）的傳遞函數(shù)H(s)==；

2.3 脈寬調(diào)制器（PWM）傳遞函數(shù)G_d(s)

一般PWM調(diào)制器的傳遞函數(shù)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(zhǔn)正弦波信號送入差動(dòng)放大器，輸出誤差信號再與標(biāo)準(zhǔn)三角波比較，生成SPWM驅(qū)動(dòng)信號。此處所用三角波的振幅為V_m=3V。

綜上，在未加入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)之前，整個(gè)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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

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

由此要求，首先選擇剪切頻率。實(shí)際應(yīng)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(guān)管開關(guān)頻率。具體逆變器中，開關(guān)頻率為40kHz，則f_c=40/5=8kHz。

在未加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(nèi)保持不變。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的Bode圖如圖4所示（幅頻）。

圖4 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的Bode圖

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

圖5 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電原理圖