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移相全桥输出的数学表达及频谱问题

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cqz|  楼主 | 2013-10-13 15:17 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
想产生一个50kHz的正弦可调功率源,负载为容性,功率小于50W
想法是用移相全桥的方式先产生同频功率信号,然后通过L,C选频率后加载到变压器的初级(初级电感L0),最后变压器的次级并联匹配电感后接可变负载。通过调整桥臂的导通脉宽改变输出功率,次级将检测负载电压电流及他们相位。(期望负载上得到正弦的电压、电流信号以利于检测,全桥母线电压48V)
打算在输出变压器的初级就尽量得到基频分量占主导的能量输出到次级,因此想在变压器初级并一个电容加功率电阻吸收谐波分量。
请教各位可行性如何?(我用multisim做了一次仿真似乎有一定可行性)
移相控制信号都是50%占空比方波,故移相输出信号应是 Q1的控制信号乘以Q4的控制信号(Q4即是Q1信号延迟某个相位a,其范围0-180°),再减去Q2的控制信号(Q2控制信号为Q1信号延迟180°,假设忽略死区)乘以Q3控制信号(Q4延迟180°),这样加载到L,C,L0上的驱动电压信号其频谱将可以计算,根据其频谱看其谐波分量选择吸收负载。
现在的问题,数学快忘记了,这个级数傅立叶怎么展开?呵呵 也没掌握mathlab等工具,期望有会的朋友给予指导。想得到随着a的变化其频谱分量幅度的变化函数趋势。
另从电路参数来讲,关于变压器及电感的设计,平时工作未怎么接触,刚开了些开关电源的书,此输出变压器的设计是否需按单端反激方式设计?但它不储能,且每周期都正反等同导通一次,也不存在磁复位问题,它应基于什么原则来选择呢?是否只满足传输功率、电流要求不饱和等即可? (先算初级电感量、再算功率选择磁芯材料及规格、匝数线径等,不储能是否可以不怎么考虑气隙,若想减小体积,变压器及电感现在能选择到非晶甚至超微晶磁芯么,如做成那种平面变压器结构)
在次级是否有必要再加一级选频滤波?
谢谢指教

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沙发
hjz007| | 2013-10-13 19:09 | 只看该作者
50KHz,我基本上认为不太可能.
我想做到500Hz都头大, 还50khz呢.

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板凳
hjz007| | 2013-10-13 19:17 | 只看该作者
若果你确实有实际需求,比较好的办法是用50khz的正弦波信号驱动一个高压大功率运放.
方案也简单,这样的运放也就300原到7000元一个不等,看带宽和耐压,功率要求而变.

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地板
maychang| | 2013-10-13 19:34 | 只看该作者
hjz007 发表于 2013-10-13 19:17
若果你确实有实际需求,比较好的办法是用50khz的正弦波信号驱动一个高压大功率运放.
方案也简单,这样的运放 ...

3楼方法,比较简单易行。

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cqz|  楼主 | 2013-10-13 20:41 | 只看该作者
确实,我看到一个国外产品是如3楼这样设计的,实际频率需要扫描的,比如正负1kHz范围扫频输出。国外产品就是用DDS的方式,后面高压大功率运放输出。
现在开关器件及处理器能力已经较强了,我想尝试下数字功放方式实现。
上述我所设想的原理是否可行呢,因输出有效功率不大,故也可以牺牲效率,通过插入L,C等器件实现功率输出。
其变压器初级、次级的电压、电流失真等得到一定控制即可。

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hjz007| | 2013-10-13 21:51 | 只看该作者
用PWM方式是不可实现的.PWM做到100Khz就是高的了.除非你做一个开关频率达到10MHZ的.这样的开关频率,这样的功率,根本就没有做.但就回路相位这个问题,半导体器件都实现不了.做出来肯定不稳定.再个10MHZ的开关频率,50W,差不多就是一个小型电视塔发射台了.
更何况现在就没10MHZ的高压开关MOSFET.
这样的系统是不可能用LC滤波来实现的.就不多说了.

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7
cqz|  楼主 | 2013-10-13 22:00 | 只看该作者
了解你的意思,就是用spwm的方式逆变出来对吧
想探讨下有没有简单的可以性能不太高的做法

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youluo235| | 2013-10-14 15:20 | 只看该作者
学习下

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cqz|  楼主 | 2013-10-14 20:01 | 只看该作者
呵呵 异想天开下,可以尝试用10MHz的信号对上述控制脉宽再调制去驱动开关管,后面可选更小型的变压器了
另48V电压不算高吧。

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