一種電流模式多載波PWM電路

摘要：本文采用DVCC為基本器件組成了一個(gè)三角波發(fā)生器，然后用該三角波發(fā)生器提出了電流模式多載波脈沖寬度調(diào)制（PWM）電路調(diào)制方案，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)電流模式多載波PWM電路。面向?qū)嶋H電路完成Pspice仿真分析，結(jié)果驗(yàn)證了該電路的合理性和有效性。

關(guān)鍵詞：三角波發(fā)生器;脈沖寬度調(diào)制;電流模式

中圖分類號(hào)：TP3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）34-0244-02

波脈寬調(diào)制電路在電子測(cè)量、儀器儀表和電力電子領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，特別是近年來(lái)電壓型和電流型多電平逆變器的發(fā)展使得多載波PWM成為近期研究的熱點(diǎn)[1-3]。目前常見(jiàn)的PWM實(shí)現(xiàn)方式根據(jù)載波相位的不同主要分為如下三種：PD（Phase Dis-position）、POD（Phase Opposition Disposition）和APOD（AlternativePhase Opposition Disposition）[4-6]。本文基于DVCC器件提出了一種三角波發(fā)生電路，該電路可以產(chǎn)生多路不同相位的電流輸出，因而只要合適選擇三角波輸出電流就可以實(shí)現(xiàn)三種PWM調(diào)制方式。

1 電路構(gòu)成

1.1 DVCC

DVCC，差分電壓電流傳輸器，其電路符號(hào)如圖1所示。對(duì)于一個(gè)理想DVCC器件的X輸入端口具有輸入阻抗為零的特性，而Y1、Y2這兩個(gè)電壓輸入端和電流輸出端有阻抗無(wú)窮大的特性[7-8]。

1.2三角波發(fā)生電路

電流模式三角波產(chǎn)生電路如圖3所示，三角波信號(hào)直接從DVCC（2）的高阻抗端得到，內(nèi)部采用DVCC為核心器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 多載波PWM電路調(diào)制方案

由于本文所提出的三角波發(fā)生電路可以產(chǎn)生多路不同相位的電流輸出，因而只要選擇合適的三角波輸出電流就可以實(shí)現(xiàn)三種PWM調(diào)制方式，其實(shí)現(xiàn)方案如圖4所示。根據(jù)PWM的實(shí)現(xiàn)方式選擇四路三角波輸出信號(hào)并分別疊加不同的直流電流使之垂直分布在器件的動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)，并將四路垂直分布的三角波載波與電流調(diào)制信號(hào)同時(shí)進(jìn)行比較，則可以實(shí)現(xiàn)四路不同的PWM信號(hào)輸出。

電流比較器采用單端輸出的DVCC實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖5。由于X端直接接地，DVCC實(shí)現(xiàn)了一個(gè)單門限電流比較器，當(dāng)Y1端和Y2端接相同的電阻，如果調(diào)制信號(hào)Iin的幅度大于載波信號(hào)Ic的幅度，則比較器產(chǎn)生高電平電流輸出，反之則比較器產(chǎn)生低電平電流輸出。

3 仿真分析

為了檢驗(yàn)所提PWM電路原理上是否正確，對(duì)所提的電流模式PWM電路進(jìn)行了Pspice仿真分析，仿真過(guò)程中采用圖2的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，其中電源電壓取值+5V。

根據(jù)圖4所示的PWM調(diào)制方案，如果我們選取由圖3得出的四路正極性三角波信號(hào)作為載波信號(hào)則可以實(shí)現(xiàn)PD調(diào)制方式，如果選擇兩路正極性三角波電流信號(hào)和兩路負(fù)極性電流信號(hào)作為四路載波信號(hào)，則可以實(shí)現(xiàn)POD調(diào)制方式。限于本文篇幅，本文選擇了四路極性依次相反的三角波信號(hào)作為載波，即采用APOD方式對(duì)提出的PWM電路進(jìn)行仿真分析。為了便于觀察，通過(guò)調(diào)節(jié)圖1電路中的R2使三角波的峰峰值限制在40uA，并分別在四路載波上疊加+60uA和+20uA直流電流使四路信號(hào)垂直分布在[-80uA 80uA]的范圍內(nèi)，見(jiàn)圖6（a）。調(diào)制信號(hào)Iin=60sin（50t）uA同時(shí)與四路載波進(jìn)行比較，當(dāng)調(diào)制信號(hào)大于載波信號(hào)時(shí)電流比較器輸出高電平電流，反之電流比較器則輸出低電平電流，四路PWM信號(hào)的仿真結(jié)果如圖6（b）所示。從圖可以看出仿真結(jié)果與理論分析上吻合良好。

4 結(jié)論

本文提出了一種電流模式多載波PWM電路，只要恰當(dāng)?shù)剡x好三角波電路中輸出電流的相位，該電路就可以實(shí)現(xiàn)PD、POD和APOD三種調(diào)制方式，具有良好的通用性。同時(shí)對(duì)提出電流模式多載波PWM電路進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果證明了電路的可行性和有效性。

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[通聯(lián)編輯：梁書]

收稿日期：2019-09-20

基金項(xiàng)目：湖南文理學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目（15YB04）;湖南文理學(xué)院校級(jí)教改項(xiàng)目aGYB1932）

作者簡(jiǎn)介：齊庭庭，女，碩士，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電能變換。