调制方式
为啥要引入控制器
输出电压也能直接跟参考电压比,那么为啥要引入控制器呢
增强系统的稳定性,响应速度,抗绕能力,并且确保输出的精度
PI控制器的输出
加一个控制器,它的输出可以是以下几种形式,取决于控制策略
1. 控制频率(用于变频控制)
- 如果输出电压低于参考电压,PI控制器会增加开关频率,使得电路进入增益较大的区域,以提高输出电压。
- 如果输出电压高于参考电压,PI控制器会降低开关频率,从而减小电压增益。
2. 控制移相角(用于移相控制)
- 如果输出电压低,PI控制器会减小相位差,使得功率传输增加,从而提升输出电压。
- 如果输出电压过高,PI控制器会增大相位差,减少功率传输,降低输出电压。
3. 控制占空比(用于PWM控制)
- 当输出电压低于参考电压时,PI控制器会增大占空比,以增加传输的功率。
- 当输出电压过高时,PI控制器会减小占空比,减少功率输出。
移相控制
三电平变换器中,你可以将开关分为上桥臂和下桥臂,例如Q1/Q2和Q3/Q4:
移相控制的相位差就是桥臂A(状态
1100
)切换到桥臂B(状态
0011
)之间的零电压区间的时间长度。这一段时间正是由
0100
和 0010
状态来决定的。
状态 0100
和
0010
:这两个状态的存在意味着桥臂A和桥臂B的导通时间之间存在一个空档期。在这个空档期间,两个桥臂都没有导通完全,输出电压为零。
时间间隔的意义:移相控制的核心就是通过调节这个零电压区间(也就是
0100
和 0010
的持续时间)来控制桥臂A和桥臂B之间的切换时刻。零电压区间的长度反映了两个桥臂导通的相对时刻的差异,也就是相位差。
- 如果这个零电压区间很短,桥臂A和桥臂B几乎是无缝切换,两个桥臂的相位差较小,输出电压的占空比大,功率输出较高。
- 如果这个零电压区间变长,相位差增大,桥臂A和桥臂B的导通时刻错开较大,输出电压的占空比减小,功率输出下降。
移相分类
根据控制量的数目,可以将移相调制方法分为三类
- 单移相(SPS)
- 一个控制变量:原副边之间的移相角
- 双移相(DPS)
- 两个控制变量:原副边之间的移相角以及原边或副边的某组桥臂中点间电压的脉宽
- 三重移相(TPS)
- 原副边之间的移相角;原边桥臂中点间电压的脉宽;副边桥臂中点间电压的脉宽
小结:
- 移相控制通过调节
0100
和0010
状态的时间长度(零电压时间)来调整桥臂A和桥臂B的相位差,从而控制输出电压波形的占空比和功率传输。
关于死区时间
在从
1100
到0100
的切换中,死区时间应在 Q1 关断后加入,确保 Q1 完全关断后再进行其他动作。在从
0100
切换到0011
或其他状态时,死区时间应在 Q2 关断时加入,同样避免短路和误导通。死区时间在这种三电平拓扑中,通常是指Q1关断后与Q3、Q4导通之前的那段时间。也就是说,Q1关断之后,暂时没有新的开关导通,这一段时间是为了确保所有前一级的开关都完全关断,防止两个桥臂之间的短路。
理解Q1关断时的工作状态:
- 当Q1关断时,Q2继续导通,这段时间电路仍然有功率传递。电感中的电流会自然续流,使得电路中的能量继续传递。
- 进入死区时间后,Q3和Q4还未导通,这段时间确保Q1和Q3不会因为时序问题而发生冲突或短路。