基于电度表校验台用PWM电源失真问题的解决措施及MATLAB仿真分析
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摘要:本文首先对电度表校验台用PWM电源的失真进行分析,指出在应用中存在的问题,并提出解决方案,并用MATLAB进行仿真。
Abstract: In this paper, the basic principle of our research based on the checker of electric meter power supply for hardware design, and some modules MATLAB simulation analysis, experimental results are given. Experimental results show that the design has achieved the expected goals.
关键词:程控电度表校验台;PWM电源;MATLAB仿真
Key words: program-controlled checker of electric meter;PWM standard power supply;MATLAB simulation analysis
中图分类号:TN91 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0228-02
0引言
程控电度表校验装置已经得到广泛的应用,而校验电源是电度表校验台的必备设备,每一个或几个校验台就需要一个电源。当前,国内外电度表厂家基本都应用传统的线性电源,它一般采用甲乙类推挽互补对称电路,输出功率小,效率低,工作时温度高,需要散热片数量多,寿命短,带负载能力差。因此,开发大功率、高效节能、长寿命的电度表校验电源是电度表行业的迫切需求。
1PWM电源的产生的失真
电度表校验台PWM电源的功率器件SA08的增益为。其中,Vs为SA08供电电源电压,Vpk为斜波峰-峰值电压VRAMPp-p的1/2倍,VRAMPp-p是由放大器本身决定的。显然,功率器件的增益随着电源电压的变化而变化。
若 SA08的输入信号为sr,输出信号为sc,供电电源电压波动s,则sc=•sr=•sr=•sr+•sr (1)
式(1)中,•sr是稳定的,•sr为电源波动产生的输出。当输入信号sr为50Hz,电源波动Vs的基波频率为100Hz,电源波动产生的输出•sr将产生150Hz新的频率成分。当系统有大功率输出时,电源扰动产生输出电压峰―峰值为几十伏,它带来的失真可达3%~4%,同时使输出信号很不稳定。
2消除PWM电源失真的措施
①深度负反馈可以减小延迟和干扰信号sin(3*2*pi*50)引起的失真的,其失真仿真波形如图1所示。
深度负反馈可以减小上述干扰带来的失真,其设计模型和仿真波形图2所示。
②除法器消除功率电源不稳定给系统输出信号带来的失真。
PWM供电电源的反馈电压UF用电阻分压器取得,用反馈电压UF与输入信号sr相除,得到PWM功放模块的输入电压sp1,其原理图如图3所示。
经推导可得sc=(2)
式(2)可以看出,输出电压sc与PWM供电电源Vs无关,从而消除了供电电压Vs的波动对输出信号的影响,大大减小了失真度,提高了稳定度。
实际生活中,湿度温度的变化、噪声等扰动信号叠加在直流电源上将会给输出信号带来失真。利用除法器设计模型和仿真模型如图4所示。
3结束语