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《pwm滤波单极性双极性,电感纹波.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、作业3:H桥DC-DC变换器主电路如图1所示，电源电压为Us,控制电压设为Ur,三角波为Ut，三角波峰值为Utm，三角波频率为fs,输出电压为UAB，其稳态开关周期平均值为Uab，电源电流为is,其稳态开关周期平均值为Is,电感电流为iL，其稳态开关周期平均值为Il。设电路已达到稳态，求解下列问题（每题20分）:（1）采用双极性PWM控制方式，Ur=0.5Utm。求取Uabu和Is［的表达式；画出Uab和is的波形（忽略电感电流iL中的纹波），通过傅里叶分析，求解Uab和is的开关频率谐波幅值（请给出开关频率的
2、1至6次谐波）。解答：采用双极性的PWM控制方式的时候，其波形如图所示: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.在不考虑电感纹波的情况下，相当于电感电流为方波（无充放电的三角波过程），此时，Is由于电感电流不能迅速充放电的原因而和Uab电压波形保持一致，且由于输出输出侧功率守恒可知，USISUabIL,所以，.*Uab（2q-1）=ur/utm=0.5IlUs其中，Uab的波形如下：（若下图在word里
3、面打不开，请参见visio文件绘图1）仿真波形如下图:JC4C-41_4Inbnsinn傅氏分解:2)itUabao2ancosn1ti其中anuabcosntdtdt2-UsconntdtT4Us.Sin2nbnUabSinntd竺(1-cosn带入Uab的表达式可以求得:Uab8Us.nsinsin3it）其中6，，2fi1一次谐波（基波）为:Uab14sin(!t-)6二次谐波:Uab2dsin(2!t-)3三次谐波:Uab3四次谐波:Uab4五次谐波:Uab5Uab6Uab类似。不做展开。仿真频谱图如下
4、：六次谐波:4Usssin（63Is的波形近似为Uab/R,其傅氏分解和（2）采用单极性倍频PWM控制方式，重复上述问题（1）采用单极性控制，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带入Uab的表达式可以求得:一次谐波（基波）为:Uab14、3Us二次谐
5、波：Uab2皿sin(2it-)3三次谐波：Uab3四次谐波：Uab42Ussin(41t238Us5、五次谐波：Uab5sin(51t)564U六次谐波：Uab6ssin(61t)3Is的波形近似为Uab/R,其傅氏分解和Uab类似。不做展开。仿真频谱图如下：(3)当控制电压或占空比变化时，电感电流的纹波峰-峰值会发生变化，采用双极性PWM控制方式，求电感电流的纹波峰-峰值与Us、L和fs的关系,并求电感电流的纹波峰-峰值最大值及其对应的uabu。解答：由电感充放电能量守恒可知，电感在一个周期内充放电能量应该
6、守恒。而且，电感电流变化在Uab的正负周期内分别达到了Imin和Imax。其中，由电感公式：LdiULdt其中，电感的变化为线性的三角波，L〔oppL^T，所以，电感公式变为：Ldiul'max-imindtLton解得：iop-pUlq2，其中T1Lfs其中，UlUsUo(1-q)US解得：iop-p2q(1-q)Us——LfS若电感电流达到最大值，则q(1-q)最大，解得q=0.5,因为，UabqUs(1q)Us(2q-1)Us所以，Uabu=0（4）采用单极性倍频PWM控制方式，重复上述问题（3）假如采用
7、单极性倍频的方式，如双极性类似，但是f=2fs此时，％-pq（1-q）（5）设变换器参数为：Us=300V，fs=20kHz,L=1mH，C=100uF，R=5欧姆。当占空比为0.5时,S=0当控制电压为Ur=0.2Utm，0.5Utm和0.75Utm时,U+RU。分别：（a）采用双极性PWM方式;电路仿真图：仿真波形如下:11:当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，与仿真波形一致VpvrrIL1当U
8、r=0.5Utm，此时，q=0.75,带入G-p2q(1-q)Us一，且Us=300V,fs=20kHz,LfsL=1mH解得：iop-p=5.6，与仿真波形一致。当Ur=0.75Utm,此时，q=0.875,,带入心卡2q(1-q)1UsLfs，且Us=300V,fs=20kHz,L=1mH解得：iop-p=3.28，与仿真波形一致(b)采用单极性倍频PWM控制方式。进行仿真，验证前
