斬控式交流調(diào)壓電路

4.5斬控式交流調(diào)壓電路<>斬控式交流調(diào)壓電路4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理4.5.2電源與負(fù)載端的隔離4.5.3雙向電力電子開關(guān)4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理——基本結(jié)構(gòu)

S1和S2是雙向電子開關(guān)；控制規(guī)則：S1和S2的狀態(tài)互補(bǔ)；假設(shè)一個(gè)周期中S1閉合、S2斷開的時(shí)間為Ton，S1斷開S2閉合的時(shí)間為Toff，整個(gè)周期為T。則S1閉合時(shí)，負(fù)載的端電壓為u(t),S2閉合時(shí)負(fù)載的端電壓為0.4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理——基本結(jié)構(gòu)

4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理——基本結(jié)構(gòu)式中φk=kπD——為k次諧波的初相角；ω0=2π/T，為e（t）的基波頻率。如果可以看出，負(fù)載電壓中與電源電壓同頻率的基波成分的幅度是電源電壓的D倍，這與降壓型直流斬波器是類似的，除基波成分外，還含有與電源頻率和電子開關(guān)頻率相關(guān)的各種諧波成分，通常這些成分的頻率比基波頻率高得多，因此可以用簡(jiǎn)單的方法將其濾除。4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理——加入濾波器實(shí)際應(yīng)用的交流斬波器

S1S2uOuiziOiS1u1u2輸出濾波器輸入濾波器++++---i-輸入濾波器：旁路斬波開關(guān)的高次諧波成分，使其不影響電源；輸出濾波器：使得負(fù)載得到工頻的正弦電壓。負(fù)載電壓與電源電壓有效值的關(guān)系為負(fù)載電壓為負(fù)載電壓的相位、頻率均與電源電壓相同4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理——加入濾波器如果負(fù)載阻抗的模為Z，幅角為φ，負(fù)載的電流iO為流過(guò)S1的電流iS1是脈沖列，表示為負(fù)載電流是連續(xù)的正弦波，無(wú)諧波成分

S1S2uOuiziOiS1u1u2輸出濾波器輸入濾波器++++---i-含有諧波成分，但是由于輸入濾波器的作用，使得電源i中的高頻成分被濾除，電源電流為正弦波4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理——加入濾波器

uoio=ui

因此假設(shè)濾波器部分和電子開關(guān)部分不耗能，輸入和輸出功率相等，則得到：而等效到交流側(cè)的阻抗模為負(fù)載阻抗的1/D2，阻抗角相等，與理想變壓器類似4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理——波形圖

各主要電量的波形圖如下4.5.2電源與負(fù)載端的隔離——結(jié)構(gòu)

帶有輸入、輸出濾波器的斬控式交流調(diào)壓器具有類似于變壓器的特性，但是，該電路的電源端和負(fù)載端有一個(gè)公共端子，在要求電源和負(fù)載端電氣隔離的情況下是不能直接使用的。在需要電氣隔離的場(chǎng)合，負(fù)載和電源之間可接高頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離功能。4.5.2電源與負(fù)載端的隔離——結(jié)構(gòu)

S1、S2和S3都是雙向電子開關(guān)；控制規(guī)則：S1和S3同步動(dòng)作，S2與S1和S3互補(bǔ)動(dòng)作。假設(shè)一個(gè)周期中S1和S3閉合、S2斷開的時(shí)間為Ton，S1和S3斷開、S2閉合的時(shí)間為Toff，整個(gè)周期為T。則S1和S3閉合、s2斷開時(shí)，負(fù)載的端電壓為u(t)=N2/N1*u1,S2閉合、S1和S3斷開時(shí)負(fù)載的端電壓為0.4.5.2電源與負(fù)載端的隔離——數(shù)量分析

其中ΣuK是所有諧波成分的總和，經(jīng)輸出濾波器的濾波作用，諧波成分均被濾除，負(fù)載電壓為

由此可得出在電源側(cè)的等效負(fù)載ZS為仿照前邊的分析方法，得到：假定開關(guān)和濾波電路耗能為0，輸出功率與輸入功率平衡，則有：4.5.3雙向電力電子開關(guān)采用兩個(gè)大功率晶體管，一個(gè)為NPN型，另一個(gè)為PNP型。不同的晶體管導(dǎo)通電流的方向也不同。兩個(gè)晶體管的發(fā)射極連接在一起，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接入提供了方便（有共同的參考點(diǎn)），但是一對(duì)同容量的大功率PNP和NPN晶體管要作到參數(shù)完全一致在實(shí)際應(yīng)用中是比較困難的。因此這一方案并不常用。兩個(gè)晶體管均為NPN型，實(shí)際應(yīng)用中比較容易得到較好的對(duì)稱性，但兩個(gè)發(fā)射極電位不可能相等，而且各發(fā)射極的電位并不固定，無(wú)法用具有公共參考電位的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接對(duì)其驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路變得復(fù)雜。二極管的作用是提高與之串聯(lián)的晶體管承受反向電壓的能力。4.5.3雙向電力電子開關(guān)本電路所用的元件數(shù)量與圖（b）相等，但這種接法使得兩晶體管的發(fā)射極電位相等