内容发布更新时间 : 2024/5/18 12:10:01星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

（3）载波比越高，逆变器输出的频率中所含最低次谐波的次数越高，这样越容易滤除，基波幅值调节线性度越好，频率调节范围也越宽。但调制比越高，开关器件的工作频率也相应提高，使开关损耗增加，效率降低，严重时将影响装置的可靠运行。

（4）在工程设计中，一般将调制比设计在0.8左右。至于载波比，则根据所选中的开关器件的型号及电路的实际要求定。应保证逆变器的效率在85%以上。

例6．18 简述获得SPWM波形的基本方法。

[解] 理论上讲，在给出了正弦波幅值、频率，并按系统要求选定每半个周期内的脉冲数后，每个SPWM波中的脉冲宽度和间隔可明确地计算出来。但是实际的逆变器控制电路中，实时地在线计算每个脉冲间隔和宽度十分困难，特别是输出正弦波的幅值和频率变化时更不适用。目前采用方法三种：硬件生成法、微机控制法和专用芯片法。

图6 -14 例6．18的图

（1）硬件生成法：把期望的波形作为调制信号对载波信号（一般选用三角波）进行比较来获得所需要的SPWM波。如图6—14所示。改变载波信号uc的频率就可改变逆变器开关管的工作频率，改变调制波um的幅值就可调节逆变器的幅值，改变um的频率就可改变逆变器的输出频率。

（2）采用微机控制生成SPWM控制波：利用微机计算出调制波um与载波uc的交点时刻，以此作为逆变开关管的开关时刻，从而实现SPWM控制。微机执行程序要花时间，为了简化程序，提高运算速度，常运用查表法求取相应值。

（3）专用芯片生成：专用芯片生成SPWM波相比前两种电路简单、实时性好，这种芯片一般都与微机接口，受微机控制，通过软件很方便就可以改变SPWM的参数，且可靠性较高。目前使用的芯片如SA828

系列已广泛运用于各种逆变电路中。

例6．19 桥式逆变电路如图6—16（a）所示，逆变器输出电压U0为一方波，如图6—16（b）所示，已知E?110V，逆变器频率f?100Hz，负载R?10?，L?0.02H。求：

（1）输出电压基波分量U01； （2）输出电流基波分量I1； （3）输出电流有效值； （4）输出功率P0。

图6 -16 例6．19的图

解 （1）对图3—16（b）中u0(t)展开成傅立叶级数为

u0(t)?4E11(sin?t?sin3?t?sin5?t??) ?35其中基波分量为

U01(t)?4E?sin?t

基波分量有效值为

u01?4E2??4?1102??99V

（2）基波阻抗为

Z1?R2?(?L)2?102?(2??100?0.02)2?18.59?

则所求输出电流的基波分量为

I01?U01/Z1?99/18.59?5.33A

(3) Z3?R2?(3?L)2?102?(6??100?0.02)2?39?

Z5?R2?(5?L)2?102?(10??100?0.02)2?63.6? Z7?R2?(7?L)2?102?(14??100?0.02)2?88.56? Z9?R2?(9?L)2?102?(18??100?0.02)2?113.54?

1111U03?U01,U05?U01,U07?U01,U09?U01

3579I3?U03/Z3?99/(3?5.33)?0.85A

I5?U05/Z5?99/(5?63.6)?0.31A I7?U07/Z7?99/(7?88.56)?0.16A I9?U09/Z9?99/(9?113.54)?0.097A

9次以上的谐波电流因幅值太小忽略不计，故

2I?I12?I32?I52?I7?I92?5.41A

（4）输出功率P0为

22 P0?IR?5.41?10?292.6W

说明 从电流基波分量有效值与电流有效值比较可见，在电感较大时，二者近似相等，可用基波分量近似代替输出电流。

1.2 典型题解析

例7．1 试分析降压、升压、升降压及库克变换器的特点。

[解] 4种DC—DC变换器中前3种是用电感作为传送能量的元件，最后一种是用电容作为传送能量的元件。 降压变换器的特点：

(1) 如图7—1所示，V0是V1在——个周期内的平均值。V0时有时无，而V1则是平直的。因此变换器可以看成是一个有低通滤波器的电压斩波器。

(2) 变换器的输入电流is是脉动的，与变换器的工作状态无关。 升压变换器的特点：

(1)如图7-2所示，在连续工作状态下，变换器输出电压与输入电压是非线性关系。 (2)在连续工作状态下，输入电流不是脉动的，纹波电流随L的增加而减小。 升降压变换器的特点：

(1)如图7-3所示，电压增益随占空比D变化，可以降压，也可以升压，这是其主要优点。

(2)输入电流，输出电流都是脉动的，为此须加滤波器平波其应用电路稍显复杂。

例7．3 降压式变换器电路如图7-9所示。输入电压为27 V±l0％，输出电压为15 V，最大输出功率为120W，最小功率为10 W。晶体管导通饱和电阻Rsat=0．2 欧，轻载时关断时间为5μs，忽略开通时间，若工作频率为30kHz。 (1)求占空比变化范围；

(2)保证整个工作范围电感电流连续时电感值； (3) 当输出纹波电压为△U0=100mV时, 求滤波电容值；

(4) 如去电感临界连续电流为4A，求电感量, 并求在最小输出功率时的占空比.

(5) 如线圈电阻为0.2欧, 在最低输出电压最大输出功率时, 求最大占空比和效率。

[解] （1）变换器输出电压为 U0=DUi

图7-9 例7.3图

UsisViG+VD-LiL+U0CR-Uimax?27?27?10%?29.7V

Dmin?U0?15/29.7?0.505Uimax

Uimin?27?27?10%?24.3VUmax?U0/Uimin?15/24.3?0.617(2) 临界电感为

V02Lc?(1?D)2P0fa式中，p0为变换器输出功率，此处取最小值10W；fa为开关频率 30kHz;D取最小值0.505，则152LC?(1?0.505) ?0.168mH 32?10?30?10（3）由公式?U0? C?U0(1?D)2Ts，得

8LCU0(1?D)

8LC?U0式中，D取最小值0.505，则

C?15?(1?0.505)1?()2?55.44? F ?3?338?0.618?10?100?1030?10（4）由公式

U015LC?(1?D)?(1?0.505)?0.31mH

2I0fa2?4?30?103当电感取值为0.031mHz时。若输出功率只有10W，此时变换器工作在断续状态，有如下关系

U0?M,M?令 Ui

28?L1?1?2D

L0.031?10?3?2?0.41 式中 ?L?1RTs15?1030?10?3当Ui=24.3V时，M取最大值

Mmax?所求空占比

15?0.617 24.3 D?M2?L2?0.041?0.617?0.25

1?M1?0.617（5）设电路工作在连续状态，此时根据有功功率恒定的原理得

22 UiIi?P0?RLI0?RsatIi 2则 0.2I0?24.3Ii?121.6?0

由此得 Ii=5025A 则 ??P0120?100%??100%?94% UiIi23.4?5.25例7．4 升压式DC－DC变换器如图7-10所示, 输入电压为27V±10%, 输出电压为45V, 输出功率为750W,效率为95%, 若等效电阻为R=0.05欧.

(1) 求最大的占空比

(2) 如要求输出60V是否可能?为什么?