圖 4.3 為加入空白時間補償之串接全橋式反流器 PSIM 模擬圖，圖中包含了 串接全橋式反流器、振動機模型及 FPGA 控制迴路，為了使模擬與實作相互配 合，在模擬中使用的參數盡可能與實際電路相同。
命令電流i 與回授電流o* i 相減，經由 PI 控制器的調整，產生o vcont訊號送進脈 波寬調變電路，而脈波寬調變電路中的開關訊號為理想的開關訊號，其不具有空 白時間，而為了產生有空白時間的開關訊號，必需再使用一個三角波，比原先的 三角波延遲一個空白時間，所產生出來的訊號會比原本理想的開關訊號延遲一個 空白時間，跟原來理想的開關訊號相減，經相減後的訊號再使用八個比較器，去 產生具有空白時間的開關訊號，而所需的空白時間可以由第二個三角波作調整。
將具有空白時間的開關訊號送進串接全橋式反流器，經由串接全橋式反流器的開 關產生vAB、vCD訊號，再將vAB、vCD訊號相減得到輸出電壓v 。 o
而由於 PSIM 模擬時使用的參數是電路實際值，而 FPGA 是採用二進位制計 算，兩者的單位不同，即不能把電路實際值直接在 FPGA 上使用。若要以 FPGA 作相同之數位控制，必須要經過單位的轉換，所以要先求出電路與 FPGA 定義之 間的轉換比值，再將模擬參數乘以轉換比值以進行 FPGA 數位控制，計算過程說 明如下：
在 FPGA 中，m 為 12 位元之暫存器，因此 FPGA 中 0 到 255，代表實際a ma 等於 0 到 1。sin表共有 1000 筆資料，大小從 100 到-100，代表實際值等於 1 到 -1，因此在 FPGA 中若m 設定為 200，電流命令的大小為 a
78.43 256 100
200× = (4.6)
在實際電路中，電流回授使用一個電流感測器，其回授比例為 10A/4V，為了增 加解析度，其後端使用放大器放大 3 倍，再接至 8 位元之 AD 轉換器，AD 轉換 器可接收 5V 到-5V 的訊號，因此 5V 所對應到的最大電流為5/1.2，由以上的訊 息可得知 1A 的電流與 FPGA 內部數值的關係為
1) 30.48(
1.2 127 5
= A
÷ (4.7)
為防止上下臂開關同時導通，需要加入空白時間，本論文中空白時間為 μs
1 ，vˆtri =100，開關切換頻率為 50kHz，根據(4.1)式可得Δvcont =10。
圖 4.3 PSIM 模擬圖
表 5 為本論文模擬電動式振動機所使用之參數，其中電路參數如等效電阻與 等效電感會隨著頻率改變而改變，等效電阻會隨著頻率增加而增加，等效電感反 而會減少，但機械參數不會隨著頻率而改變。為方便比較，總輸入電壓皆為相同 大小，全橋式反流器輸入電壓為 10V，串接全橋式反流器個別輸入電壓為 5V。
表 5 參數表 (Ω)
R L(mH) k(N/m) c(Ns/m) m(kg) Γ(N/A) 5Hz 1.433 2.032 12299.22 5.43 0.55 12.89 50Hz 1.65 1.1 12299.22 5.43 0.55 12.89 100Hz 1.89 0.81 12299.22 5.43 0.55 12.89 250Hz 2.21 0.337 12299.22 5.43 0.55 12.89 500Hz 2.456 0.258 12299.22 5.43 0.55 12.89 1000Hz 2.7 0.18 12299.22 5.43 0.55 12.89 2000Hz 2.944 0.102 12299.22 5.43 0.55 12.89
圖 4.4 至圖 4.10 為模擬振動頻率 5Hz~2000Hz 之全橋式反流器與空白時間補 償之串接全橋式反流器。在 5Hz 時加速度的方向與電流方向相反，這可從圖 2.11 看出，HIA為電流與加速度的轉移函數，而在共振頻率之前，電流與加速度的相 位差為 180 度，加載兩個物體之共振頻率約為 23.3Hz，所以在振動頻率小於 23.3Hz 時，電流與加速度均為反相。若振動頻率大於共振頻率，電流與加速度 就無相位差，因此圖 4.5 至圖 4.10 的加速度和電流皆同相。
由圖 2.11 可知在共振頻率點時會有最大的加速度，頻率越接近共振頻率，
其加速度也就越大，因此若比較圖 4.4 至圖 4.10 會發現在 50Hz 時加速度最大，
因為在振動頻率小於共振頻率時的增益較小，而 50Hz 最為接近共振頻率。當振 動頻率大於共振頻率時，加速度的增益會逐漸減小，但減小到一定的頻率之後，
加速度增益就幾乎為一定值，所以在大於 50Hz 的情況，加速度大約就維持在 / 2
60m s ，如圖 4.6 至圖 4.10 所示。
本論文的模擬開關頻率為 50kHz，若振動頻率越高頻，越容易看到電流漣 波，觀察圖 4.10 可發現振動頻率在 2kHz 時全橋式反流器的電流漣波就比低頻時 明顯很多，其電流漣波頻率為 100kHz，但是若採用串接全橋式反流器，因為電 流漣波頻率為開關切換頻率的四倍，因此在相同的振動頻率下電流漣波會小很 多。
由模擬圖中可以發現未加入空白時間補償時電流均會提早降至零並且維持 一段時間，但加入空白時間補償之後可以消除電流命令接近零時的零電流，使電 流變為弦波，表示空白時間補償器確實可以消除空白時間對於輸出電壓的影響。
0
0
0
0 0
0 A 2
A
−2 / 2
40m s
/ 2
40 - m s
V 10
V
−10
io io*
a
vo
ms 0.1
io io*
a
vo
0 0
0 A 2
A
−2 / 2
40m s
/ 2
40m s
−
V 10
V
−10
ms 0.1
(a) (b)
圖 4.10 振動頻率 2000Hz (a)全橋式反流器; (b)具空白時間補償迴路之串接全橋 式反流器