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《pwm濾波單極性雙極性,電感紋波.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、作業(yè)3:H橋DC-DC變換器主電路如圖1所示，電源電壓為Us,控制電壓設(shè)為Ur,三角波為Ut，三角波峰值為Utm，三角波頻率為fs,輸出電壓為UAB，其穩(wěn)態(tài)開關(guān)周期平均值為Uab，電源電流為is,其穩(wěn)態(tài)開關(guān)周期平均值為Is,電感電流為iL，其穩(wěn)態(tài)開關(guān)周期平均值為Il。設(shè)電路已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，求解下列問題（每題20分）:（1）采用雙極性PWM控制方式，Ur=0.5Utm。求取Uabu和Is［的表達(dá)式；畫出Uab和is的波形（忽略電感電流iL中的紋波），通過傅里葉分析，求解Uab和is的開關(guān)頻率諧波幅值（請(qǐng)給出開關(guān)頻率的
2、1至6次諧波）。解答：采用雙極性的PWM控制方式的時(shí)候，其波形如圖所示:其中，Ur=0.5Utm，解得占空比q如UtmUr0.75.T2Utm其中，UabqUs（1q）Us（2q-1）Us0.5Us所以，Uabu=0.5.在不考慮電感紋波的情況下，相當(dāng)于電感電流為方波（無充放電的三角波過程），此時(shí)，Is由于電感電流不能迅速充放電的原因而和Uab電壓波形保持一致，且由于輸出輸出側(cè)功率守恒可知，USISUabIL,所以，.*Uab（2q-1）=ur/utm=0.5IlUs其中，Uab的波形如下：（若下圖在word里
3、面打不開，請(qǐng)參見visio文件繪圖1）仿真波形如下圖:JC4C-41_4Inbnsinn傅氏分解:2)itUabao2ancosn1ti其中anuabcosntdtdt2-UsconntdtT4Us.Sin2nbnUabSinntd竺(1-cosn帶入U(xiǎn)ab的表達(dá)式可以求得:Uab8Us.nsinsin3it）其中6，，2fi1一次諧波（基波）為:Uab14sin(!t-)6二次諧波:Uab2dsin(2!t-)3三次諧波:Uab3四次諧波:Uab4五次諧波:Uab5Uab6Uab類似。不做展開。仿真頻譜圖如下
4、：六次諧波:4Usssin（63Is的波形近似為Uab/R,其傅氏分解和（2）采用單極性倍頻PWM控制方式，重復(fù)上述問題（1）采用單極性控制，其中：UrUtm2Utm,UaoqUd,Ub0(1q)Ud,UabUao-UB0(2q-1)Ud。同理,上厶(2q-i)土1LUsutm仿真波形如下:A3）傅氏分解:n1ancosn1tbnsinn1tuabcosn2。亍Usconn2-UsconntdtT4^sin2°UabSinn竺(1-cosn帶入U(xiǎn)ab的表達(dá)式可以求得:一次諧波（基波）為:Uab14、3Us二次諧
5、波：Uab2皿sin(2it-)3三次諧波：Uab3四次諧波：Uab42Ussin(41t238Us5、五次諧波：Uab5sin(51t)564U六次諧波：Uab6ssin(61t)3Is的波形近似為Uab/R,其傅氏分解和Uab類似。不做展開。仿真頻譜圖如下：(3)當(dāng)控制電壓或占空比變化時(shí)，電感電流的紋波峰-峰值會(huì)發(fā)生變化，采用雙極性PWM控制方式，求電感電流的紋波峰-峰值與Us、L和fs的關(guān)系,并求電感電流的紋波峰-峰值最大值及其對(duì)應(yīng)的uabu。解答：由電感充放電能量守恒可知，電感在一個(gè)周期內(nèi)充放電能量應(yīng)該
6、守恒。而且，電感電流變化在Uab的正負(fù)周期內(nèi)分別達(dá)到了Imin和Imax。其中，由電感公式：LdiULdt其中，電感的變化為線性的三角波，L〔oppL^T，所以，電感公式變?yōu)椋篖diul'max-imindtLton解得：iop-pUlq2，其中T1Lfs其中，UlUsUo(1-q)US解得：iop-p2q(1-q)Us——LfS若電感電流達(dá)到最大值，則q(1-q)最大，解得q=0.5,因?yàn)?，UabqUs(1q)Us(2q-1)Us所以，Uabu=0（4）采用單極性倍頻PWM控制方式，重復(fù)上述問題（3）假如采用
7、單極性倍頻的方式，如雙極性類似，但是f=2fs此時(shí)，％-pq（1-q）（5）設(shè)變換器參數(shù)為：Us=300V，fs=20kHz,L=1mH，C=100uF，R=5歐姆。當(dāng)占空比為0.5時(shí),S=0當(dāng)控制電壓為Ur=0.2Utm，0.5Utm和0.75Utm時(shí),U+RU。分別：（a）采用雙極性PWM方式;電路仿真圖：仿真波形如下:11:當(dāng)Ur=0.2Utm，解得q=0.6，代入iop-p2q(1-q)Us，且Us=300V,Lfsfs=20kHz,L=1mH解得：iop-p=7.2，與仿真波形一致VpvrrIL1當(dāng)U
8、r=0.5Utm，此時(shí)，q=0.75,帶入G-p2q(1-q)Us一，且Us=300V,fs=20kHz,LfsL=1mH解得：iop-p=5.6，與仿真波形一致。當(dāng)Ur=0.75Utm,此時(shí)，q=0.875,,帶入心卡2q(1-q)1UsLfs，且Us=300V,fs=20kHz,L=1mH解得：iop-p=3.28，與仿真波形一致(b)采用單極性倍頻PWM控制方式。進(jìn)行仿真，驗(yàn)證前
