高頻感應加熱電源斬波器補償電路的設計
本文用Matlab軟件設計了具有雙零點、雙極點的PI控制器,并對設計結果進行了仿真驗證。根據(jù)Bode定理,補償網(wǎng)絡加入后的回路增益應滿足幅頻漸進線以-20dB/dec的斜率穿過剪切點(ωc點),并且至少在剪切頻率左右2ωc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fc=fs/5為宜,其中fs為斬波器工作頻率或開關管的開關頻率。具體斬波器中,開關頻率為50kHz,則fc=50/5=10kHz。
如圖7中所示,未加補償網(wǎng)絡之前系統(tǒng)在fc=10kHz處的增益為-11.4dB,斜率為-40dB/d ec,所以,補償網(wǎng)絡應滿足如下條件:在fc=10kHz處的增益為11.4dB,斜率為+200dB/dec,并保持此斜率在至少2ωc的范圍內不變。取兩個零點位于諧振頻率附近,以抵消斬波器的2個極點(零點+2斜率補償極點-2斜率,并補償其相位滯后);令一個極點p1抵消斬波器的ESR零點:fp1≈fz,設置一個高頻極點p2,fp2≈(5~10)fc,使高頻段增益降低,以抑制高頻噪聲。根據(jù)以上要求,可以按如下方案設計:fz1=fz2=1.33kHz,fp1=7.96kHz,fp2=100kHz,kp=3250則所設計的P I補償器的參數(shù)如下:取R 1=5 0k Ω,R 2=1 9.6k Ω,R3=0.8 8k Ω,C1=50pF,C 2=6.1nF,C3=2.36nF。實際電路中,取R1=.50kΩ,R 2=20kΩ,R 3=0.88kΩ,C1=50pF,C2=6.2nF,C3=2.2nF。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/181173.htm
從圖7中可以看出,增加PI補償器后,系統(tǒng)補償后低頻增益提高,中頻帶寬增大,并以-20dB/dec的斜率穿越零分貝線;系統(tǒng)截止頻率近似為1OkHz,與設計期望值相同;高頻衰減迅速,很好地提高了系統(tǒng)抗干擾性能;補償后的相位裕度達到了75°。
4 結束語
對于高頻感應加熱電源廣泛應用的Buck斬波調功電路,設計了雙極點、雙零點補償電路,補償后的系統(tǒng)不僅提高了系統(tǒng)響應速度,而且消除了穩(wěn)態(tài)誤差,系統(tǒng)性能明顯提高。實驗結果證明了這種補償電路的實用性和有效性,對高頻感應加熱電源的改進和研究具有很好的參考價值。
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