截止角频率和截止频率的关系_开关电源的控制环截止频率和开关频率有什么关系?...

100c915c71cb819333da72acc8487975.png

【新朋友】点击上方蓝字“电源之家”关注

【老朋友】点击右上角按钮,分享到朋友圈

电源之家官方技术③群:522815202(3000人群)

(电源行业第一大技术交流QQ群)

07d5adbddfe63b6811b20fa1b84ce6b8.png5938d51a19680ad5231e3f8ae42c139a.png

这个问题很专业,因此答案注定也专业而非科普,非电力电子专业小伙伴看不懂很正常。

问题1

有些论坛上提出的香农采样定理复现有用信号的角度

ada055be60e5cfaa45bfe520ad232910.png

答案1香农采样定理

看到这个定理,估计第一反应就想到信号与系统、数字信号处理、ADC采样,但绝想到不到电力电子变换器,香农采样定理和电力电子变换器扯上关系又是什么鬼?且听细细道来。

对于电力电子变换器来说,占空比是最终的控制信号。而调制波和载波交截确定了占空比,那么占空比是由调制波确定的,这句话正确么?Not exactly,精准的说法是调制波与载波的交截点确定了占空比。

重要的事说三遍:交截点!交截点!交截点!

如图1,两个调制波显然是不一样,但是他们和载波的交截点一样,那么占空比就一样,最终的控制效果就一样,由于PWM环节的存在,两个调制波的差异信息仿佛丢失了一般。看出点什么了没?这其实不就是采样么?采样的特点是什么?就是只能得到采样时刻的信息,而两次采样之间的信息是丢失的,这也不正是PWM环节的特点么?所以电力电子变换器本质上是一个离散采样系统。

f1962a6ee0f9fc3f61ebfd1c963beda4.png

图1

由于是采样,那么自然有香农采样定理,香农采样定理告诉我们,电力电子变换器输出电压的频率是有上限的,理论上最高是开关频率(载波频率)的一半。其实想想现实中存在的变换器,是不是恍然大悟了?一个开关频率为100kHz的变换器,你可以让他输出直流(0频率),输出50Hz(并网逆变器),400Hz(航空变流器),但有没有听说一个开关频率为100kHz的变换器能输出可控的100kHz的正弦波的?没有吧。这其实和环路截止频率为开关频率的1/5~1/10没啥关系,哪怕你环路截止频率再高,也不可能输出开关频率一半频率以上的电压,这是由采样系统本质决定的。

(注:上述讨论的是最简单最普遍的变换器,不考虑多电平、载波移相、MMC等结构,那些拓扑结构是有可能使得输出电压的频率极大地逼近开关频率,但这些结构的本质和我上面说的完全不是一回事,不影响我上面分析的正确性)

问题2

PWM调制时,三角载波与调制波的多次相交问题(调制波变化斜率过大时会造成与三角波在半个周期内多次相交,貌似结论是三角波为1/6,锯齿波为1/3,可能颠倒了)

ada055be60e5cfaa45bfe520ad232910.png

答案2调制波与载波多次相交

这叫斜坡匹配原则。正常情况下调制波和载波应该这样:

3e9a54121671fbae207dd541fa88fa90.png

图2

而当调制波上升的斜率超过载波上升斜率时,就会进入不正常的状态,比如这样(即多次交截):

9be57bf17b2869716c9c6858b523daca.png

图3

所以说,要降低环路的截止频率,使其能够很好地抑制开关次的纹波,使得调制波的上升斜率不超过载波的上升斜率,这确实是可以算模拟控制中环路截止频率为开关频率的1/5~1/10的原因之一。

但数字控制不存在这个问题,数字控制由于零阶保持器的存在,调制波在一个周期内是保持不变的,斜率恒为0,如图4,不存在斜率匹配的要求。

05158e7eec93a9e1362d9cab69300536.png

图4

问题3

小信号模型建模的线性化与准确度限制,带宽过大时会引起系统不稳定

ada055be60e5cfaa45bfe520ad232910.png

答案3小信号模型的准确性

这个问题很关键,其实准确的说是,状态空间平均法的准确性。我们来看下状态空间平均法对PWM环节的处理。

ec59347f4043896debe85213796cf545.png

图5

假设一个电力电子变换器开关频率为100k,调制波频率为10k,那么经过PWM环节得到占空比,状态空间平均法认为得到的占空比也是一个10k的交流信号(如图5所示的红线),即PWM环节等效为一个比例环节。但实际上不完全是这样的,对占空比做傅里叶分析,可以知道占空比中除了10k的分量外,还有90K,110K,190K…的分量,那么状态空间平均法的准确度就依赖于这些非基波分量的抑制程度,显然,带宽越低,对这些非基波频率的分量抑制能力越强,状态空间平均法得到的模型就越准确。这是电力电子变换器环路截止频率为开关频率的1/5~1/10的重要原因之一,实验室有个同事是做这方面研究的,他说,当环路截止频率超过开关频率的1/5以后,用状态空间平均法得出的模型就和实际模型差距比较大了。

当然,也有考虑边带频率来建模的,这就是多频率模型,当然该模型的复杂程度是远远大于状态空间平均法得到的模型。但该模型也有实际的应用场合,比如在VRM中,要求变换器动态响应非常快,那么往往就需要环路截止频率为开关频率的1/3甚至更高,这时候状态空间平均法完全无法指导设计了,必须要用多频域模型。

贴一张CPES关于多频率模型的研究成果,可以看到随着带宽提高,状态空间平均法和实际模型差距越来越大。

0293a6561729a4dc4ade0ca919799519.png

417f23716cdc56663dc14ab76ce5e7d7.png

图6

当然我们实验室专门研究建模的有更准确的模型,但是还没有publish出来,所以我这里不能提供。

问题4

数字控制中的延时限制。那么,要如何思考这个问题呢?当设计多闭环的带宽时,还有一些用于多重化的特殊调制方法时(如并联移相180等效倍频),又该如何分析呢?

ada055be60e5cfaa45bfe520ad232910.png

答案4数字控制的延时问题

这个问题也很重要,不同于模拟控制,数字控制由于存在零阶保持器和一拍滞后,总共会在环路中引入1.5拍滞后,如图7所示。

cdb2093e3f52277f0c534e0f30f2dfad.png

图7

1.5拍滞后是什么概念呢?

就是如果采样频率等于开关频率,在环路中会引入540*f/fs的相位滞后,也就是说,在开关频率处会引入540度的相位滞后!即使截止频率是开关频率的1/10,光是数字控制在截止频率处也会引入54度的相位滞后,其实也很难补偿回来了。所以说,在数字控制下,为了保持控制系统有足够的相角裕度,其截止频率会更低一些,从而减小数字控制引入的相角滞后的影响。当然还有一种办法是提高采样频率,现在我们做逆变器一般采样频率是开关频率的两倍。这也是为了减小数字控制造成的延迟。

a9d6e4872033a8b1954aebadbc53ba11.png

备注:素材源于网络,版权问题联系小编微信:dianyuan456

99e86885aa4f0568f0e1906564f9d9b0.png

如何关注我们?

微信搜索公众号“电源之家”

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/347824.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

restlet_Restlet框架– Hello World示例

restletRestlet是用于Java平台的轻量级,全面的开源REST框架。 Restlet适用于服务器和客户端Web应用程序。 它支持主要的Internet传输,数据格式和服务描述标准,例如HTTP和HTTPS,SMTP,XML,JSON,At…

mysql数据库表复制备份_mysql数据库的备份以及表格数据之间的复制

#####-------------mysql数据备份以及表间数据的复制-------------------#######----------------我的mysql学习(二)--------------------------#####mysql数据的导入和导出--这里承接上一部分#导出全部数据库该操作在mysql命令行外进行:导出数据格式如下&#xff1…

求100以内质数或者更多

方法① public class JavaTest {public static void main(String[] args) {Label1: for (int i 2;i < 100;i){for (int j 2;j < i;j){if (i % j 0){continue Label1;}};System.out.println(i);}} }方法② public class JavaTest {public static void main(String[] …

在运行时在Spring Cloud Config中刷新属性配置

在本系列Spring Cloud Config的教程系列中&#xff0c;我们将讨论在运行时刷新属性配置的过程&#xff0c;我们将使用Spring Boot致动器/refresh端点进行/refresh 。 此外&#xff0c;我们还将研究使用RefreshScope注释刷新Value属性。 在我的Spring Cloud Config的上一教程中…

pythonnumpy教程_Python学习教程:通俗易懂的Numpy入门教程

Numpy是python语言中最基础和最强大的科学计算和数据处理的工具包&#xff0c;如数据分析工具pandas也是基于numpy构建的&#xff0c;机器学习包scikit-learn也大量使用了numpy方法。本文介绍了Numpy的n维数组在数据处理和分析的所有核心应用。目录如何构建numpy数组如何观察数…

break和continue关键字

break语句用于终止某个语句块的执行&#xff0c;用在循环中表示跳出循环。 continue只能使用在循环结构中&#xff0c;用于跳过其所在循环当次执行&#xff0c;进入下一次循环执行。 二者功能类似&#xff0c;但continue是终止本次循环&#xff0c;break是终止本层循环。 brea…

认识定制:JSON绑定概述系列

让我们看看自定义JSON绑定序列化和反序列化过程时 &#xff0c; 注释模型和运行时配置如何工作。 本系列的下一篇文章介绍JSON-B如何处理自定义对象的创建。 注解方法 使用注释方法&#xff0c;可以通过注释字段&#xff0c;JavaBean方法和类来定制默认的序列化和反序列化行为…

Java数组(1)--数组概述

数组(Array)&#xff0c;是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合&#xff0c;并使用一个名字命名&#xff0c;并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。 ①数组本身是引用数据类型&#xff0c;而数组中的元素可以是任何数据类型&#xff0c;包括基本数据类型和引用数据类型。…

css hack技巧_5种减少Hack的编码技巧

css hack技巧在本文中&#xff0c;我们将探讨五种方法&#xff0c;这些方法可以使用有效的编码来帮助垃圾回收器花费更少的CPU时间分配和释放内存&#xff0c;并减少GC开销。 较长的GC通常会导致我们的代码在回收内存时停止&#xff08;也称为“停止世界”&#xff09;。 一些…

mysql数据库全备_MySQL innobackupex全备是指什么

MySQL innobackupex全备是指什么发布时间&#xff1a;2020-06-03 10:10:31来源&#xff1a;51CTO阅读&#xff1a;133作者&#xff1a;三月下文主要给大家带来MySQL innobackupex全备是指什么&#xff0c;希望这些内容能够带给大家实际用处&#xff0c;这也是我编辑MySQL innob…

数组初始化使用(写)new与不使用(不写)new

首先&#xff0c;数组初始化时&#xff0c;写不写new没有区别的。int arr[] new int[]{ 3, 9, 8};或者int[] arr {3,9,8};编译器遇到 int a[] {3, 8, 9}; 会编译成和 int a[] new int[] {3, 8, 9}; 完全一样的中间代码。 ①不同于String类。String由于实现了常量池&#xf…

如何更改Spring Boot应用程序的默认端口

默认情况下&#xff0c;Spring Boot应用程序通过端口8080在嵌入式Tomcat上运行。为了更改默认端口&#xff0c;您只需要修改server.port属性&#xff0c;该属性将在运行时由Spring Boot应用程序自动读取。 在本教程中&#xff0c;我们提供了修改server.port属性的常用方法。 …

Java数组(2)--一维数组

一、一维数组的&#xff08;声明赋值&#xff09;初始化 声明&#xff1a;type var[]; 或 type[] var;&#xff08;示例&#xff1a;int[] age;&#xff09; 初始化&#xff1a; ①动态初始化&#xff1a;声明且为数组元素分配空间&#xff0c;与赋值的操作分开进行 int[] ar…

python函数理解_Python 知识理解---函数

函数就如小程序&#xff0c;是组织好的&#xff0c;可以重复使用的&#xff0c;用来实现某一功能的代码.例&#xff1a;print(),input(),len()...等。一般来说函数都带个括号(),在括号里放的是参数&#xff0c;参数指向的是函数要处理的数据。print(python),括号里面的是print(…

JSON合并补丁:JSON-P 1.1概述系列

Java EE 8包括对JSON处理API的更新&#xff0c;并使其与JSON的最新IEFT标准保持同步。 他们是&#xff1a; JSON指针 RFC 6901 JSON补丁 RFC 6902 JSON合并修补程序 RFC 7396 我将在这个迷你系列中涵盖这些主题。 入门 要开始使用JSON-P&#xff0c;您将需要Maven中央存储…

Java数组(3)--二维(多维)数组

二维数组相当于一维数组的元素是一维数组 一、二维数组声明赋值初始化 动态初始化① int[][] arr new int[3][2];定义了名称为arr的二维数组 二维数组中有3个一维数组 每一个一维数组中有2个元素 一维数组的名称分别为arr[0], arr[1], arr[2] 给第一个一维数组1脚标位赋值为…

workflow java_workflow java实现的activity工作流实例 Develop 238万源代码下载- www.pudn.com...

文件名称: workflow下载收藏√ [5 4 3 2 1 ]开发工具: Java文件大小: 134 KB上传时间: 2014-09-18下载次数: 3提 供 者: 张华详细说明&#xff1a;java实现的activity工作流实例 -java activity文件列表(点击判断是否您需要的文件&#xff0c;如果是垃圾请在下面评价投诉)…

使用OAuth 2 / OpenID Connect的SSO的Spring Boot 2本机方法

这篇文章是3篇系列文章的最后一部分&#xff0c;该系列文章探讨了如何为基于Spring Boot 2的应用程序启用OAuth2提供程序SSO。 3个帖子是&#xff1a; 引导兼容OpenID Connect的OAuth2授权服务器/ OpenID提供程序的方法 与OAuth2授权服务器/ OpenID提供程序集成的旧版Spring …

实现任意行数的杨辉三角

public class JavaTest {public static void main(String[] args) {//放置杨辉三角的数组&#xff0c;可通过更改new int[n][]中n的值以获取不同行数的杨辉三角int[][] yangItem new int[10][];//获取杨辉三角数组中每个元素的值for (int i 0;i < yangItem.length;i){//当…

java excel sheet页_Java导出Excel Sheet页

1、问题背景导出Excel表格时&#xff0c;首先要生成Sheet页&#xff0c;下面将介绍如何生成Sheet页2、实现源码/**** Project:* Title:ExcelExport.java* Package:report.utils* Description:* Author:YouHaiDong* Date:2015年11月2日 下午6:29:22* Version:*/package report.u…