用电路中的交流滤波器LFCF滤掉uco中的高次谐波后可得:
uo=Ussinωt-ZIssinωt±ξMUsmsinωt(11)
当us增高到>ur时,>Usm,由于ΔU=-ZIs-Ur,M=ΔU/Uc=(-ZIs-Ur)/Uc,ξ′=Uc/,代入式(11)得:
uo=sinωt-ZIssinωt-
ξ′〔(-ZIs-Ur)/Uc〕sinωt
=Ursinωt (12)
当us降至us″ur时,Usm″Usm,由于ΔU=UrUUs″+ZIs,M=ΔU/Uc=(Ur-Us″+ZIs)/Uc,ξ″=Uc/Usm″,代入式(11)得:
uo=sinωt-ZIssinωt+
ξ″〔(Ur-+ZIs)/Uc〕sinωt
=Ursinωt (13)
图1所示PWM正弦斩波器式稳压电源,在工作过程中有以下6种情况:
1)us增至>ur+Zis时,uco=-Zis-ur,输出电压uo=-(-Zis-ur)-Zis=ur
2)us降至ur+Zis时,uco=ur-+Zis,输出电压uo=+(ur-+Zis)-Zis=ur
3)us=ur时,uco=-Zis,输出电压uo=us-(-Zis)-Zis=us=ur
4)空载(is=0)>ur时,uco=-ur,输出电压uo=-(-ur)=ur
5)空载(is=0)ur时,uco=-+ur,输出电压uo=+(-+ur)=ur
6)空载(is=0)us=ur时,uco=0,不补偿。
从以上分析可知:当市电电压波动(欠压或过压)或负载变化时,用以直流表示的us、ur,is的有效值(Us-ZIs-Ur)=ΔU或(Ur-Us+ZIs)=ΔU作调制电压的EPWM正弦斩波器的输出电压uco,完全可以补偿输出电压uo的变化,保持uo=ur不变,达到稳压目的。
但由于采用的是直流电平EPWM控制,故不能检测出波形畸变,因此这种稳压电源不能对市电电压中的谐波、闪变和尖脉冲等进行补偿,但可以依靠交流滤波器滤掉一些。
补偿变压器Tr的变比ξ=Uc/Usm的大小取决于市电电压的最大变化范围。市电电压的最大变化范围一般为±10%。但实际上有的地方最大变化范围可达±20%,所以变比ξ'取1.7/10,ξ″取2.5/10,相对应的补偿变压器容量也应取稳压电源标称容量的25%。
用EPWM高频斩波器的原理,同样可以制成三相补偿式交流稳压电源,只要用三组如图1所示的电路即可。这样的三相补偿式交流稳压电源,还可以补偿掉三相电压的不对称。
3 结语
按照图1原理制成的一台单相2.5kVA的稳压电源,经实验证明:当输入电压变化范围为±15%时,输出电压的变化小于±1%;谐波含量小于25%。这种稳压电源的特点是:补偿变压器工作在变比ξ″=2.5/10,ξ'=1.7/10的自耦变压器状态,其伏安定额大,体积小、重量轻,反应速度快,可以实现无级补偿、补偿精度高,电路简单。当市电电压正常或空载时S3不工作(空载时与门关断,S3不能触发),补偿变压器不耗电,电源损耗小。其缺点是由于Tr工作在自耦变压器状态,初、次级之间有电的连接,故接地不方便。另一个缺点是由于采用了直流有效值控制,故只能补偿市电电压的大小变化,不能补偿市电电压中的谐波、闪变和尖脉冲,但交流滤波器可以使谐波、闪变和尖脉冲减小。
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