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高频感应加热电源斩波器补偿电路的设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-11-23 10:39:17




    本文用Matlab软件设计了具有双零点、双极点的PI控制器,并对设计结果进行了仿真验证。根据Bode定理,补偿网络加入后的回路增益应满足幅频渐进线以-20dB/dec的斜率穿过剪切点(ωc点),并且至少在剪切频率左右2ωc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fc=fs/5为宜,其中fs为斩波器工作频率或开关管的开关频率。具体斩波器中,开关频率为50kHz,则fc=50/5=10kHz。
    如图7中所示,未加补偿网络之前系统在fc=10kHz处的增益为-11.4dB,斜率为-40dB/d ec,所以,补偿网络应满足如下条件:在fc=10kHz处的增益为11.4dB,斜率为+200dB/dec,并保持此斜率在至少2ωc的范围内不变。取两个零点位于谐振频率附近,以抵消斩波器的2个极点(零点+2斜率补偿极点-2斜率,并补偿其相位滞后);令一个极点p1抵消斩波器的ESR零点:fp1≈fz,设置一个高频极点p2,fp2≈(5~10)fc,使高频段增益降低,以抑制高频噪声。根据以上要求,可以按如下方案设计:fz1=fz2=1.33kHz,fp1=7.96kHz,fp2=100kHz,kp=3250则所设计的P I补偿器的参数如下:取R 1=5 0k Ω,R 2=1 9.6k Ω,R3=0.8 8k Ω,C1=50pF,C 2=6.1nF,C3=2.36nF。实际电路中,取R1=.50kΩ,R 2=20kΩ,R 3=0.88kΩ,C1=50pF,C2=6.2nF,C3=2.2nF。

    从图7中可以看出,增加PI补偿器后,系统补偿后低频增益提高,中频带宽增大,并以-20dB/dec的斜率穿越零分贝线;系统截止频率近似为1OkHz,与设计期望值相同;高频衰减迅速,很好地提高了系统抗干扰性能;补偿后的相位裕度达到了75°。


4 结束语
    对于高频感应加热电源广泛应用的Buck斩波调功电路,设计了双极点、双零点补偿电路,补偿后的系统不仅提高了系统响应速度,而且消除了稳态误差,系统性能明显提高。实验结果证明了这种补偿电路的实用性和有效性,对高频感应加热电源的改进和研究具有很好的参考价值。

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