電力預(yù)防性試驗設(shè)備提供商
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服務(wù)熱線：400-6698-612諧振變換器是依靠改變開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的工作頻率實現(xiàn)對輸出量的控制的，因此它是一種變頻控制的開關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。諧振變換器的開關(guān)動作被設(shè)定在零電流或零電壓時刻發(fā)生，大大減小了開關(guān)損耗；正弦諧振波還能降低高頻諧波噪聲；由于電路是利用LC諧振，電路中的寄生電感和電容能夠得到應(yīng)用?；谶@些優(yōu)點，串聯(lián)諧振變換器得到了廣泛的應(yīng)用。小信號建模是分析和控制變換器的有力工具。
諧振變換器建模方法有擴展描述函數(shù)法、DQ等效法、注入⁃吸收電流法等。擴展描述函數(shù)法也是一種適用于諧振類變換器建模方法，根據(jù)描述函數(shù)理論非線性環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)輸出可看成一個與輸入信號同頻的正弦函數(shù)，只是幅值與相位不同。把輸出信號和輸入信號的復(fù)數(shù)比定義為非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)，但是其前提是將輸入端開關(guān)動作等效成一個統(tǒng)一的函數(shù)。DQ等效法將電路中的矢量，從靜止的直角坐標系變換到與電路中矢量相同角速度旋轉(zhuǎn)的 DQ坐標系中。擴展描述函數(shù)法和DQ等效法都是以基波等效法為基礎(chǔ)所建的模型，適用于電流連續(xù)模式，并不適用于電流不連續(xù)模式。注入⁃吸收電流法是一種電流連續(xù)模式和電流不連續(xù)模式下都可用的建模方法。本文采用注入⁃吸收電流法對工作于電流斷續(xù)模式下的串聯(lián)諧振變換器的建模展開研究，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了滿足要求的補償器。
串聯(lián)諧振變換器仿真實驗結(jié)果
為了驗證補償器的性能，對串聯(lián)諧振變換器閉環(huán)系統(tǒng)進行了仿真分析。圖7為串聯(lián)諧振變換器加入閉環(huán)控制后的輸出電壓波形。開環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間大約為6 ms （如圖4所示），閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間大約為0.8 ms，超調(diào)量大約為1%，響應(yīng)速度有明顯的提高。當(dāng)負載電阻由4.8 Ω跳變至8 Ω時（其他參數(shù)固定不變），電路輸出電壓動態(tài)仿真波形如圖8所示。從圖8可以看出，當(dāng)負載發(fā)生較大突變時，輸出電壓能較快的調(diào)節(jié)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)時間大約為1 ms，達到了較好的動態(tài)調(diào)節(jié)性能。
采用注入⁃吸收電流的方法，建立工作在電流斷續(xù)模式下串聯(lián)諧振變換器的小信號傳遞函數(shù)，其傳遞函數(shù)輸出電壓曲線和變換器傳出電壓曲線基本吻合，驗證了傳遞函數(shù)的準確性。其傳遞函數(shù)是一階的，雖然不完全精確，但足以通過分析其頻率特性來分析電路的動態(tài)特性。通過仿真可得到變換器控制⁃輸出的小信號傳遞函數(shù)的頻率特性曲線，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了合理的補償器。仿真實驗結(jié)果表明，基于串聯(lián)諧振變換器的小信號模型設(shè)計的補償器改善了電路穩(wěn)定性以及電路負載瞬變的動態(tài)特性。
串聯(lián)諧振變換器傳遞函數(shù)推導(dǎo)
根據(jù)電感電流的連續(xù)與否，變換器工作模式分為兩 種 ：連 續(xù) 導(dǎo) 電 模 式（CCM）和 不 連 續(xù) 導(dǎo) 電 模 式（DCM）。當(dāng)開關(guān)頻率大于 1 2 的諧振頻率時，串聯(lián)諧振變換器是工作在電流連續(xù)模式下的；當(dāng)開關(guān)頻率小于1 2 的諧振頻率時，串聯(lián)諧振變換器是工作在電流斷續(xù)模式下的，這樣開關(guān)工作在零電流（ZCS）條件下，可以降低開關(guān)損耗，提高電源的效率。斷續(xù)工作模式的半個開關(guān)周期包含a，b，c三種工作狀態(tài)。假設(shè)負載電容值遠遠大于諧振電容的電容，因此在一個諧振周期內(nèi)，負載電容的電壓上升非常小，在分析過程中將其看成一個恒壓源。根據(jù)以上分析；a，b工作模式的等效電路如圖2所示。c表示諧振電流為零時的工作模式（其狀態(tài)電路圖省去）。
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