采用標準pwm控制技術的直流伺服電動機升壓降壓型交直流轉(zhuǎn)換器的建模與仿真(編輯修改稿)
2025-08-11 22:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電模式期間是輸出電壓V0。因為恒定的開關頻率和近似穩(wěn)態(tài)的開關轉(zhuǎn)換器分析，在每一個開關循環(huán)平均電感電壓能夠求出斷路器的占空因數(shù)D函數(shù)(a)連續(xù)型運轉(zhuǎn)(b)非連續(xù)型運轉(zhuǎn) 圖4 一個開關周期電感電壓及電流波形這里的V(t)和V0(t)是平均調(diào)整電壓和直流轉(zhuǎn)換器在一個開關周期之間的輸出電壓。兩個電壓是各自獨立的，假設V0(t)與V(t)極性相反。電感電壓可以由此求得這里的iL(t)是每個開關周期的平均電感電流。電感電流即在放電模式期間產(chǎn)生輸出電流是由輸入電流在充電模式期間引起的。因此，便可以得出下列關于輸入和輸出電流的關系：這里的is(t)和i0(t)分別表示在一個開關周期里面的平均輸入電流和平均輸出電流。從方程式(17)和(18)可以得到下面的關系式：把方程式(20)代入(21)得到方程式(22)表示了如圖5所示的一個交直流降壓升壓轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)態(tài)等效電路。從圖中可以得到下面的電流關系式：一定要注意的是輸出電容一定要充分的大以使輸出直流電壓變得平滑，使其頻率在兩倍輸入頻率處上下波動，就像傳統(tǒng)橋式整流器一樣。在穩(wěn)態(tài)為了務必獲得一個大的輸出電容，假設輸出電壓V0(t)和電流i0(t)的平均值是常數(shù)；方程式(22)的第二個代數(shù)式假設等于0；這樣考慮到輸入電壓就可以得到輸出電壓的轉(zhuǎn)移函數(shù)如下上面的等式可以推導一個關于輸出電壓和直流整流電壓之間的關系。從方程式(24)可以看出擬建的整流器，當占空因數(shù)D，D。當D＝，輸出電壓與直流整流電壓相等。 實際上工作模式3的時間間隔非常短，只有如本文描述的在開關頻率足夠高的情況下才存在這種情況。忽略模式3的工作就如在圖1所示的交直流轉(zhuǎn)換器可以用圖5所示的直流等壓電路來表示，轉(zhuǎn)換器可以被一種完全的整流輸出電壓V(t)且D是開關元件的占空因數(shù)的直流－直流轉(zhuǎn)換器來替代。一種升壓降壓調(diào)整器提供一種高于或者低于輸入電壓的補償電壓，所以該調(diào)整器被稱為升降壓。這種轉(zhuǎn)換器也被稱為反向轉(zhuǎn)換器，因為輸出電壓極性跟其整流階段輸入電壓極性相反。圖5 交直流升降壓轉(zhuǎn)換器的相似等效電路圖5 仿真和實驗結果仿真研究：正如在分析里面所知，假設轉(zhuǎn)換器工作由理想的電路元件組成且其轉(zhuǎn)化處于理想狀態(tài)。方程式(6)(16)是采用數(shù)學上的第四種容格—庫塔法描述了轉(zhuǎn)換器的所有工作模式。為確保工作模式之間正確的轉(zhuǎn)換，態(tài)變數(shù)的初始條件在每個模式開始的時候就由上一態(tài)變數(shù)的結果計算出來。基于MATLABSIMULINK軟件的仿真結果被加以采用且該結果與實際結果相差很小。為了檢驗工作原理的可行性和理論結果的正確性，(220V,10A)的小功率原型在實驗室做實驗。PWM交直流升降壓轉(zhuǎn)換器實驗系統(tǒng)的功率回路如圖表1所示。它由以下幾個部分組成：主功率回路，一個PSB35/14(1400V，35A)二極管橋式整流器，一個MG50J2YS1(600V，50A)絕緣柵型場效應管(IGBT)作為開關元件，一個180V，735rpm的發(fā)電機與之相配作為電動機的負載。選擇一個的輸出電容來得到一個近似的輸出電壓波形圖。仿真實驗性的主回路常數(shù)和條件羅列在表格1中。表格 1仿真電路及測試電動機參數(shù)參數(shù)符號數(shù)值最大輸入電壓輸入頻率開關頻率電容電樞電阻電樞電感電動機常數(shù)電感轉(zhuǎn)動慣量VsmffsCRmLmKmLJ50Hz(rad/s)通過仿真實驗估算得到且由占空因數(shù)決定的平均輸出電壓特性在圖6中用曲線表示出來。從
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