引 言

電壓型單環(huán)回路控制簡(jiǎn)單，在各個(gè)領(lǐng)域應用最為廣泛。應用于小功率開(kāi)關(guān)電源時(shí)，補償網(wǎng)絡(luò )可以簡(jiǎn)單地用分壓反饋與基準放大比較來(lái)實(shí)現。而在大功率電路中校正的難度很大，精度不足。目前僅滿(mǎn)足于反復調試，費時(shí)費力。本文就這個(gè)問(wèn)題作一探討

1 電壓型PWM逆變控制系統結構及原理

逆變控制系統的最終輸出可以是直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、頻率或功率，在輸出部分需進(jìn)行濾波。大多數逆變系統輸出是直流電壓，也就是說(shuō)，系統輸出和調節的是直流電壓量，當然逆變變壓器副邊還有整流電路。脈寬調制（PWM）型開(kāi)關(guān)穩壓電源就是只對輸出電壓進(jìn)行采樣，實(shí)行閉環(huán)控制，這種控制方式屬電壓控制型，是一種單環(huán)控制系統。對于這些系統，其反饋量就是輸出電壓的一定比例值，用給定電壓與反饋電壓的誤差信號來(lái)調節PWM脈沖的寬度，我們通常把這種逆變控制系統稱(chēng)作電壓型PWM控制系統。對于大部分電壓型PWM逆變控制系統，不論是直流輸出還是交流輸出，其控制系統的結構框圖都可以統一地畫(huà)成如圖1所示的形式。


圖1電壓型PWM逆變控制系統結構框圖



圖2電壓型PWM逆變控制系統

該逆變系統的開(kāi)環(huán)傳遞函數G(S)H(S)由下式給出：


其最大缺點(diǎn)是：控制過(guò)程中電源電路內的電流值沒(méi)有參與進(jìn)去。眾所周知，開(kāi)關(guān)電源的輸出電流是要流經(jīng)電感的，故對于電壓信號有90度的相位延遲，然而對于穩壓電源來(lái)說(shuō)，應當考慮電流的大小，以適應輸出電壓的變化和負載的需求，從而達到穩定輸出電壓的目的，因此僅采用輸出電壓采樣的方法，其響應速度慢，穩定性差，甚至在大信號變化時(shí)，會(huì )產(chǎn)生振蕩，造成功率管損壞等故障。

2.系統的分析和設計

誤差放大器(或調節器)若是比例環(huán)節，式(6.12)和(6.13)都是二階的，即系統是二階系統。二階系統是一個(gè)有條件的穩定系統。另外，由于輸出濾波參數LC一般比較大，頻率參數

比較低。所以，系統在中頻段是以-40dB／dec的斜率穿過(guò)L(ω)=0 這條線(xiàn).在這個(gè)系統中，即使采用PI調節器，也只是為了減小穩態(tài)誤差。所以，零點(diǎn)也很低，中頻段仍然以-40dB／dec的斜率穿越零線(xiàn)，如圖3所示。


圖3 電壓型PWM逆變控制系統幅頻特性曲線(xiàn)

為了使系統滿(mǎn)足穩態(tài)性能、動(dòng)態(tài)性能和穩定性的要求，就要使在該系統中就要進(jìn)行校正。顯然，在中頻段，加一個(gè)串聯(lián)的超前校正環(huán)節(有源或無(wú)源)如圖4，就能使其開(kāi)環(huán)幅頻特性的低、中、高頻段都能滿(mǎn)足要求，如圖4所示。


圖4校正網(wǎng)絡(luò )

3．加入補償網(wǎng)絡(luò )

分壓反饋處，由于電感電壓滯后，所以在反饋處將R1兩端并聯(lián)一條電阻和電容的支路，通過(guò)電容電壓的超前從而使反饋能瞬時(shí)反映出輸出電壓的變化。由于R1,R2的比值很大，通過(guò)在R2的兩端并聯(lián)一個(gè)電容來(lái)感應輸出的微弱變化。

　　其幅頻特性曲線(xiàn)如下：


　　加校正環(huán)節的電壓型PWM逆變控制系統幅頻特性曲線(xiàn)