占空比及相位差对开关功放电流纹波影响分析

李配飞，张磊，翟小飞

（海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室，武汉 430033）

0 引言

为了实现对发电机端口电压的精确控制，需对发电机励磁电流进行精确控制，减小励磁电流的纹波可以有效提高电流控制精度[1]。

采用桥式结构的三电平功放是近年研究较多的一种降低电流纹波的控制方法[2-4]，在以 H半桥作为励磁功放电路的控制系统中，为了满足发电机对于励磁电流精确控制的需要，设计了三电平PWM开关功率放大器。实践证明三电平PWM技术可以有效地减小励磁电流纹波[5-6]。

不少文献提出采用两路完全相同的PWM控制脉冲驱动开关功放，包括两电平方式和三电平方式，但鲜有文献对两路不同PWM信号移相一定角度实现三电平的理论进行分析和归纳。本文针对H半桥励磁功放电路，对两路不同占空比的PWM 信号移相一定角度时其纹波的变化规律进行研究，给出两路不同占空比PWM获得最小纹波的计算公式和实现最小纹波时两路PWM移相角度α。

设PWM1占空比为D1，PWM2占空比为D2，D2滞后D1角度为α（0-1对应PWM周期0～TP），鉴于H半桥电路中两路PWM具有可交换性，即两路PWM信号互换占空比不影响电流纹波，本文设定D1≥D2，考虑到PWM信号占空比较大时抗干扰能力强，为此设定D1≥D2≥0.5。在两个占空比D1，D2变化的情况下，本文给出两路PWM实现三电平的一般性公式，并求得实现电流最小纹波时两路PWM相位差和占空比。

1 H半桥开关功放工作原理

H半桥型励磁功放电路结构原理如下图1所示[7]。其中VT1、VT2为IGBT，D1、D2为续流二极管。……