斬控式交流調壓電路

4.5斬控式交流調壓電路<>斬控式交流調壓電路4.5.1斬控式交流調壓器的工作原理4.5.2電源與負載端的隔離4.5.3雙向電力電子開關4.5.1斬控式交流調壓器的工作原理——基本結構

S1和S2是雙向電子開關；控制規(guī)則：S1和S2的狀態(tài)互補；假設一個周期中S1閉合、S2斷開的時間為Ton，S1斷開S2閉合的時間為Toff，整個周期為T。則S1閉合時，負載的端電壓為u(t),S2閉合時負載的端電壓為0.4.5.1斬控式交流調壓器的工作原理——基本結構

4.5.1斬控式交流調壓器的工作原理——基本結構式中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頻率相關的各種諧波成分，通常這些成分的頻率比基波頻率高得多，因此可以用簡單的方法將其濾除。4.5.1斬控式交流調壓器的工作原理——加入濾波器實際應用的交流斬波器

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

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斬控式交流調壓器的工作原理——加入濾波器

uoio=ui

因此假設濾波器部分和電子開關部分不耗能，輸入和輸出功率相等，則得到：而等效到交流側的阻抗模為負載阻抗的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電源與負載端的隔離——結構

帶有輸入、輸出濾波器的斬控式交流調壓器具有類似于變壓器的特性，但是，該電路的電源端和負載端有一個公共端子，在要求電源和負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合，負載和電源之間可接高頻變壓器來實現(xiàn)隔離功能。4.5.2電源與負載端的隔離——結構

S1、S2和S3都是雙向電子開關；控制規(guī)則：S1和S3同步動作，S2與S1和S3互補動作。假設一個周期中S1和S3閉合、S2斷開的時間為Ton，S1和S3斷開、S2閉合的時間為Toff，整個周期為T。則S1和S3閉合、s2斷開時，負載的端電壓為u(t)=N2/N1*u1,S2閉合、S1和S3斷開時負載的端電壓為0.4.5.2電源與負載端的隔離——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，負載電壓為

由此可得出在電源側的等效負載ZS為仿照前邊的分析方法，得到：假定開關和濾波電路耗能為0，輸出功率與輸入功率平衡，則有：4.5.3雙向電力電子開關采用兩個大功率晶體管，一個為NPN型，另一個為PNP型。不同的晶體管導通電流的方向也不同。兩個晶體管的發(fā)射極連接在一起，對驅動信號的接入提供了方便（有共同的參考點），但是一對同容量的大功率PNP和NPN晶體管要作到參數(shù)完全一致在實際應用中是比較困難的。因此這一方案并不常用。兩個晶體管均為NPN型，實際應用中比較容易得到較好的對稱性，但兩個發(fā)射極電位不可能相等，而且各發(fā)射極的電位并不固定，無法用具有公共參考電位的兩路驅動信號直接對其驅動，導致驅動電路變得復雜。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