新型EPWM斩波器式交流稳压电源的原理分析

采用图2所示主电路对市电电压波动进行补偿的关键有两点：一是EPWM；二是电容Cd的值要小到不影响整流电压ucd的变化，即使Cd小到不再具有直流滤波功能。

2 EPWM调制及正弦斩波电压的生成

图1所示交流稳压电路的EPWM，与正弦斩波电压的生成如图3所示。其中图3(a)为整流器VD1～VD4的交流输入电压波形，图3(b)为直流电容Cd上的电压波形，图3(c)为EPWM，图3(d)为EPWM产生的桥式斩波器中开关管V1～V4的触发脉冲波形，图3(e)即为EPWM正弦斩波电压波形，图3(f)为Tr初级补偿电压波形。

EPWM是由P.D.Parkh，S.R.Paradla于1983年首先提出来的。其原理是采用用直流形式表示的误差电压ΔU与三角波电压uc进行比较如图3(c)所示，在直流误差电压ΔU大于三角波电压的部分产生出等脉宽调制脉冲，如图3(d)所示。

用图3(d)的等脉宽调制脉冲去触发桥式斩波器中相应的开关管V1～V4，就可以在桥式斩波器的两桥臂中点a和b之间产生出EPWM正弦斩波电压波形，如图3(e)所示。经过滤波器LFCF滤波后，就可以在变压器Tr初级得到正弦补偿电压uab1，如图3(f)所示。uab1在Tr次级产生补偿电压uco。当对市电电压进行正补偿时，补偿电压uco与市电电压相位相同；当对市电电压进行负补偿时，补偿电压uco与市电电压相位相反。图3是针对正补偿情况画出来的，对负补偿也可以画出相应的波形图。

对于图3(e)所示的EPWM正弦斩波电压波形，为了使此波形具有半波奇对称，和四分之一波偶对称，以消除其傅里叶级数中的余弦项和正弦项中的偶次谐波，使载波比N=fc/f=4k，即三角波频率fc为市电频率f的4整数倍。调制比M=Δt/TΔ=ΔU/Ucm，Δt为脉冲宽度，TΔ=1/fc为三角波周期、Ucm为三角波幅值，如图3（e）所示。可知，M=Δt/TΔ就是EPWM正弦斩波电压波形的占空比D，即M=Δt/TΔ=D。

载波三角波的方程式为

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当调制电平为ΔU时，可求出触发脉冲起始点ti和终止点ti＋1的方程式。

则脉冲宽度为

式中：TΔ=2π/N。

各触发脉冲的起始角和终止角的数值为

……

由图3(e)可以看出，EPWM正弦斩波电压波形是镜对称和原点对称，因此，在它的傅里叶级数中将不包含余弦项和正弦项中的偶次谐波，只包含正弦项中的奇次谐波，即

对于基波，n=1。由于被EPWM斩波的波形是正弦波，即f(ωt)=Umsinωt，所以