400Hz逆变器电压环反馈控制方案设计

2．2 输出V_o（s）至反馈信号B（s）的传递函数H（s）

1）输出电压采样变压器的传递函数为一个比例系数，即其变比，设为K₂，即=K₂，具体电路中，K₂=18/110=0.164。

2）电阻电容分压网络如图2虚线框所示，其传递函数为=，其中R₁=820Ω，R₂=5.1kΩ，C₂=10nF。

综上，V_o（s）至B（s）的传递函数H(s)==；

2.3 脉宽调制器（PWM）传递函数G_d(s)

一般PWM调制器的传递函数为G_d(s)==，其中V_m为三角波最大振幅。在具体电路中，反馈信号与基准正弦波信号送入差动放大器，输出误差信号再与标准三角波比较，生成SPWM驱动信号。此处所用三角波的振幅为V_m=3V。

综上，在未加入补偿网络之前，整个回路增益为

G（s）=G₁(s)H(s)G_d(s)==

绘制其幅频Bode图，如图3所示。

图3 G（s）的幅频Bode图

3 补偿网络设计

由前述Bode定理，补偿网络加入后的回路增益应满足，幅频渐近线以－20dB/dec的斜率穿过剪切点（ω_c点），并且至少在剪切频率左右从到2ω_c的范围内保持此斜率不变。

由此要求，首先选择剪切频率。实际应用中，选f_c=f_s/5为宜，其中f_s为逆变器工作频率或开关管开关频率。具体逆变器中，开关频率为40kHz，则f_c=40/5=8kHz。

在未加补偿网络之前的回路增益Bode图如图3所示，在f_c=8kHz处的增益为－20.17dB，由此，补偿网络应满足如下条件，即在f_c=8kHz处的增益为＋20.17dB，斜率为＋20dB/dec，而且，此斜率在f_c/4=2kHz与2f_c=16kHz（取15kHz）的范围内保持不变。补偿网络的Bode图如图4所示（幅频）。

图4 补偿网络的Bode图

由图4可得：f₁=2kHz处，G(ω)=20lg(2πf₁)=8.129dB或者2.55（倍数）=AV₁，f₂=15kHz处，G(ω)=20lg(2πf₂)=25.63dB或者19.12（倍数）=AV₂，两个零值对应频率为f_z1=f_z2=2kHz，一个极值在f_p1=15kHz处，另一个极值在f_p2=20kHz处。考虑选用如图5所示补偿放大器时，其电阻电容参数值可计算如下：

图5 补偿网络的电原理图