pwm濾波單極性雙極性電感紋波

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，控制電壓設(shè)為，三角波為，三角波峰值為，三角波頻率為，輸出電壓為，其穩(wěn)態(tài)開關(guān)周期平均值為，電源電流為，其穩(wěn)態(tài)開關(guān)周期平均值為，電感電流為，其穩(wěn)態(tài)開關(guān)周期平均值為。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，=0.5。求取和的表達(dá)式；畫出和的波形（忽略電感電流中的紋波），通過傅里葉分析，求解和的開關(guān)頻率諧波幅值（請(qǐng)給出開關(guān)頻率的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，=0.5，解得占空比.其中，所以，=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

2、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，,所以，.=ur/utm=0.5其中，Uab的波形如下：（若下圖在word里面打不開，請(qǐng)參見visio文件繪圖1）其中Is的波形如下：（若下圖在word里面打不開，請(qǐng)參見visio文件繪圖2）仿真波形如下圖：2） 傅氏分解：其中帶入U(xiǎn)ab的表達(dá)式可以求得：，其中，一次諧波（基波）為：二次諧波：三次諧波：四次諧波：五次諧波：六次諧波：Is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：（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，

3、其中：，。同理，波形圖：仿真波形如下：3） 傅氏分解：其中帶入U(xiǎn)ab的表達(dá)式可以求得：，其中，一次諧波（基波）為：二次諧波：三次諧波：四次諧波：五次諧波：六次諧波：Is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、L和的關(guān)系，并求電感電流的紋波峰-峰值最大值及其對(duì)應(yīng)的。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：其中，電感的變化為線性的三

4、角波，所以，電感公式變?yōu)椋?，解得：其中，解得：若電感電流達(dá)到最大值，則q（1-q）最大，解得q=0.5，因?yàn)?，所以?0（4） 采用單極性倍頻PWM控制方式，重復(fù)上述問題（3）。假如采用單極性倍頻的方式，如雙極性類似，但是f=2fs此時(shí)，當(dāng)占空比為0.5時(shí)，=0（5） 設(shè)變換器參數(shù)為：=300V，=20kHz，L=1mH，C=100uF，R=5歐姆。當(dāng)控制電壓為=0.2，0.5和0.75時(shí)，分別：（a）采用雙極性PWM方式；電路仿真圖：仿真波形如下：1：當(dāng)=0.2，解得q=0.6，代入，且=300V，=20kHz，L=1mH解得：iop-p=7.2，與仿真波形一致。當(dāng)Ur=0.5，此時(shí)，q=0.75，帶入，且=300V，=20kHz，L=1mH解得：iop-p=5.6，與仿真波形一致。當(dāng)Ur=0.75,此時(shí)，q=0.875，帶入，且=300V，=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)證前面分析的電感電流峰-峰值的正確性。三角波的更改如圖所示：1：當(dāng)=0.2，解得q=0.2，代入，且=300V，=20kHz，L=1mH解得：iop-p=2.4，與仿真波形一致。當(dāng)Ur=0.5，此時(shí)，q=0.5，帶入，且=300V，=20kHz，L=1mH解得：iop-p