MATLAB新型动态电压补偿器分析与设计(3)

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新型的动态电压补偿器融入纯正弦逆变的概念。当前，纯正弦逆变器是逆变器中性能最为优越的。逆变器输出的电压波形，与交流发电机的波形唯一的区别就是带有很小的一段死区时间，然而这很必要：这正是为了保护开关管，避免同一桥臂上下开关管的同时导通。纯正弦逆变器在空载时输出的电压波形的总谐波失真（THD）小于0.1%，实践中，我们发现有EG8010驱动的纯正弦逆变电路的输出完全可以带动冰箱如同压缩机这类的感性负载（约300VA），且在带载时其总谐波失真没有超过1%。

将纯正弦逆变与动态电压补偿结合，不仅可以让敏感负载工作在正常的电压，负载的两端还可以得到最为接近正弦波的电压波形，电能质量相当可靠，即使负载为感性、容性，也可以完全正常工作，且完全没有噪声、发热等的有害现象。所以新型的动态电压补偿器不仅可以保证电压供应的正常，还可以向负载提供稳定的正弦波形。而相比C语言编程或是基于DSP芯片的Verilog编程，EG8010补偿驱动方案还是一个理想的低成本解决方案，电压反馈控制、纯正弦发生部分都可以由这一IC结合驱动电路完成。

2 电路结构与原理分析

2.1 新型动态电压补偿器原理框图

新型动态电压补偿器设计为单相电压补偿，也可以由三个单相补偿器构成三相交流电的补偿电路。

动态电压补偿器总框图

图2. 1 动态电压补偿器总框图

如图2.1所示，储能单元、相位控制单元、逆变单元、低通滤波单元、串联耦合变压器等部分构成了动态电压补偿器。各个部分中，逆变单元是整个动态电压补偿器最为核心的部分，这部分电路除了产生纯正弦逆变波形外还需要进行电压负反馈控制。新型动态电压补偿器的逆变部分将由纯正弦开关驱动电路驱动由MOSFET构成的全桥。

2.2 直流储能形式以及自动充电

储能单元以及直直变换单元构成了图2.1中的直流储能单元，该部分不仅进行直流电的储能还进行直直升压变换。

通用型铅酸蓄电池的输出电压一般在12V，容量从20Ah到60Ah不等。为了给逆变部分MOSFET构成的全桥提供漏极直流电压，就必须将12V的直流电压通过直直变换技术升为310V甚至更高的直流电压。直流储能元件中除了铅酸蓄电池还可以选择超级电容、超导储能等。但铅酸蓄电池容量大、成本低适宜本设计采用。当然，使用铅酸蓄电池进行直直变换还需要自动充电回路，充电回路直接由整个系统的变压器进行供电即可。

自动充电回路可以是结构较简单的恒压充电回路，其基本可以实现蓄电池自动充电。另外也可以采用指数充电，对恒压充电刚开始出现的大电流进行抑制，有益于电池寿命。另外电阻限流式恒压充电、阶段式恒压充电也非常适合本设计选择。其电路简单，对电池的寿命也有一定的保护。充电电路种类较多，但性能差别并不是非常大，这一部分不再赘述。

2.3 直直升压变换

直直变换单元用于将直流储能部分蓄电池等低压电源的电压进行升高，向全桥逆变部分提供漏极电压，使全桥逆变电路产生有效值与母线正常电压值相同的交流电。升压变换中较为通用的驱动IC可以选用美国硅通半导体集团生产的SG3525，SG3525用于驱动N沟道功率MOSFET，是一种性能优良、功能齐全、通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；其内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。其大至特性如下：