幅度-脉宽调制功率变换电路的理论与应用

"幅度-脉宽调制式功率变换电路及其显示系统 (1988年)" 本文探讨了一种基于幅度-脉宽调制（Amplitude-Pulse Width Modulation，APWM）原理的功率变换电路设计，该电路用于将被测负载电流转化为与之成比例的直流信号输出，适用于电量测量、远程监控以及与电子计算机接口的应用。电路的主要组成部分包括锯齿波发生器、比较器、积分-断流单元和稳压电源。 1. 锯齿波发生器： 由两个运算放大器A1和A2构成，A1用作比较器，其反相输入端接地，正向输入端接收由A2产生的锯齿波信号Us。当正向输入端的电位Vp高于零电平时，A1输出+Uz，反之则输出-Uz。A2作为积分器，其输出波形随着输入信号的跳变改变方向，形成锯齿波。 2. 比较器： 锯齿波信号Us加到比较器的反相输入端，与被测负载电流瞬时值成比例的信号Ui则加到同相输入端。比较器的输出脉冲宽度受这两个输入信号的影响，脉冲间隔直接反映了被测电流的瞬时值。 3. 积分-断流单元： 比较器的输出脉冲作用于积分-断流单元中的晶体开关管基极，控制其通断。晶体开关管的集电极与发射极间的电压由电网电压决定，从而积分-断流单元输出的直流信号平均值与被测电路的功率成正比。 4. 误差分析与数学推导： 文章对这种功率变换电路的误差进行了理论分析和数学推导，旨在提高电路的精度和线性度。 5. 显示系统： 此外，文中还简要介绍了双积分型A/D转换器，这是一种用于将模拟信号转换为数字信号的器件，对于将功率变换电路的输出与电子设备（如LED显示器）连接至关重要。LED显示系统用于实时显示测量结果，提供直观的读数。 6. 应用场景： 这种电路设计可以用于本地测量，通过电缆连接到仪表，也可以与远动设备、巡回检测系统或计算机配合，实现远程测量和控制。在与计算机接口时，需要经过A/D转换器进行数据转换，以适应计算机的数据处理需求。 7. 总结： 幅度-脉宽调制式功率变换电路通过独特的调制方式，实现了对负载电流的精确测量，并能适应多种应用场景，提高了电量测量的准确性和通用性。结合双积分型A/D转换器和LED显示系统，为电力系统的监测和控制提供了高效解决方案。