高频交流环节ACAC变频变换系统基准正弦电路研究冷热缸
发布时间:2022-10-28 04:36:15
高频交流环节AC/AC变频变换系统基准正弦电路研究
高频交流环节AC/AC变频变换系统基准正弦电路研究 2011: 1 引言 新颖的高频交流环节AC/AC变频变换系统[1, 2],如图1所示。该电路结构由输入周波变换器、高频变压器或高频储能式变压器、输出周波变换器构成,能够将一种频率的交流电变换成另一种频率的交流电,具有2级功率变换(LFAC/HFAC/LFAC)、变换效率高、双向功率流、高频电气隔离、无音频噪声等优点,是实现新型变频电源的关键技术基础。 图1所示变换系统中,输出电压uo总是跟踪基准正弦电压ur的。如果ur与输入电网电压ui的n倍频或n分频信号不同步,当输入电网电压ui很小(如过零点)、且要得到较大的输出电压uo时,要求PWM信号占空比很大,使PI调节器输出饱和,那么uo就无法跟踪ur,使uo波形产生畸变,仿真波形如图2(a)所示;如果ur与ui的n倍频或n分频信号同步,即ur与ui的过零点重合,则不会产生上述PI调节器输出饱和现象,uo能很好地跟踪ur,仿真波形如图2(b)所示。图2中,ui为输入电网电压,uo为输出电压,ue为PI调节器输出电压。 因此,ur与ui的n倍频或n分频信号必须同步。对电网电压n倍频或n分频信号同步的基准正弦电路的研究,是高频交流环节AC/AC变频变换器的重要内容。本文提出并深入研究了一类全数字化技术、与电网电压n倍频或n分频信号同步的基准正弦电路,并给出了关键电路参数设计准则和试验结果。2 与电网电压n倍频或n分频信号同步的基准正弦电路构成与原理2.1 基准正弦电路构成 与电网电压n倍频或n分频信号同步的基准正弦电路,由电网电压取样和正弦波/方波转换电路、倍频电路或分频电路、时钟信号形成电路(包括锁相环和分频电路)、相位同步电路(即地址发生器清零信号形成电路)、正弦波幅值和极性控制电路、正弦波产生电路(包括EPROM、D/A转换电路和运放)等6个部分组成,如图3所示。 该电路的原理是先将电网电压ui变换成一个与其同步的电压方波信号,将电压方波信号n倍频后(如n=8)得到基准电压方波信号,输入到锁相环,锁相环输出信号经m分频电路(如m=450)后再送回锁相环,作为基准电压方波信号的比较信号。当锁相环处于锁定状态时,锁相环输出频率为基准电压方波信号m倍的时钟信号。该时钟信号送入地址发生器,然后依次读取出事先固化在EPROM中的数字化的标准正弦信号,再经过D/A转换和运放,变换成与基准电压方波信号同步的基准正弦电压。2.2 基准正弦电路原理 与电网电压8倍频信号同步的基准正弦电路的各环节电路,如图4所示。 电网电压取样与正弦波/方波转换电路由变压器取样、过零比较器组成。其输出的电压方波信号与电网电压同步。 倍频电路,如图4(a)所示。电路中,R1和C1组成微分电路,输入方波信号前沿经R1和C1,并通过与非门产生输出方波。与此同时,输入方波信号后沿通过反相器和R2和C2微分电路,再经与非门也产生输出方波,于是在与非门输出端得到的是倍频方波信号。上述一级电路得到倍频,3级电路串联得到8倍频方波信号即基准电压方波信号。 时钟信号形成电路,如图4(b)所示。将基准电压方波信号输入锁相环,由锁相环输出电路所需的时钟信号。在锁相环的锁定状态下,该时钟信号频率为基准电压方波信号频率的450倍。该时钟信号经分频器4520和40175实现450分频,所得信号作为锁相环的比较信号。将此时钟信号送入地址发生器4040。 相位同步电路即4040清零信号的形成电路,如图4(c)所示。将基准方波电压信号及其经过与非门4011后的反相信号一起送入单稳态触发器4528,经或门4071后得到4040的清零信号,以实现4040的225分频计数,从而保证对EPROM中数据的正确读取,以及数据经D/A转换后与正弦波正负半周极性控制信号严格对应。
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