斩控式交流调压电路

4.5斩控式交流调压电路<>斩控式交流调压电路4.5.1斩控式交流调压器的工作原理4.5.2电源与负载端的隔离4.5.3双向电力电子开关4.5.1斩控式交流调压器的工作原理——基本结构

S1和S2是双向电子开关；控制规则：S1和S2的状态互补；假设一个周期中S1闭合、S2断开的时间为Ton，S1断开S2闭合的时间为Toff，整个周期为T。则S1闭合时，负载的端电压为u(t),S2闭合时负载的端电压为0.4.5.1斩控式交流调压器的工作原理——基本结构

4.5.1斩控式交流调压器的工作原理——基本结构式中φk=kπD——为k次谐波的初相角；ω0=2π/T，为e（t）的基波频率。如果可以看出，负载电压中与电源电压同频率的基波成分的幅度是电源电压的D倍，这与降压型直流斩波器是类似的，除基波成分外，还含有与电源频率和电子开关频率相关的各种谐波成分，通常这些成分的频率比基波频率高得多，因此可以用简单的方法将其滤除。4.5.1斩控式交流调压器的工作原理——加入滤波器实际应用的交流斩波器

S1S2uOuiziOiS1u1u2输出滤波器输入滤波器++++---i-输入滤波器：旁路斩波开关的高次谐波成分，使其不影响电源；输出滤波器：使得负载得到工频的正弦电压。负载电压与电源电压有效值的关系为负载电压为负载电压的相位、频率均与电源电压相同4.5.1斩控式交流调压器的工作原理——加入滤波器如果负载阻抗的模为Z，幅角为φ，负载的电流iO为流过S1的电流iS1是脉冲列，表示为负载电流是连续的正弦波，无谐波成分

S1S2uOuiziOiS1u1u2输出滤波器输入滤波器++++---i-含有谐波成分，但是由于输入滤波器的作用，使得电源i中的高频成分被滤除，电源电流为正弦波4.5.1斩控式交流调压器的工作原理——加入滤波器

uoio=ui

因此假设滤波器部分和电子开关部分不耗能，输入和输出功率相等，则得到：而等效到交流侧的阻抗模为负载阻抗的1/D2，阻抗角相等，与理想变压器类似4.5.1斩控式交流调压器的工作原理——波形图

各主要电量的波形图如下4.5.2电源与负载端的隔离——结构

带有输入、输出滤波器的斩控式交流调压器具有类似于变压器的特性，但是，该电路的电源端和负载端有一个公共端子，在要求电源和负载端电气隔离的情况下是不能直接使用的。在需要电气隔离的场合，负载和电源之间可接高频变压器来实现隔离功能。4.5.2电源与负载端的隔离——结构

S1、S2和S3都是双向电子开关；控制规则：S1和S3同步动作，S2与S1和S3互补动作。假设一个周期中S1和S3闭合、S2断开的时间为Ton，S1和S3断开、S2闭合的时间为Toff，整个周期为T。则S1和S3闭合、s2断开时，负载的端电压为u(t)=N2/N1*u1,S2闭合、S1和S3断开时负载的端电压为0.4.5.2电源与负载端的隔离——数量分析

其中ΣuK是所有谐波成分的总和，经输出滤波器的滤波作用，谐波成分均被滤除，负载电压为

由此可得出在电源侧的等效负载ZS为仿照前边的分析方法，得到：假定开关和滤波电路耗能为0，输出功率与输入功率平衡，则有：4.5.3双向电力电子开关采用两个大功率晶体管，一个为NPN型，另一个为PNP型。不同的晶体管导通电流的方向也不同。两个晶体管的发射极连接在一起，对驱动信号的接入提供了方便（有共同的参考点），但是一对同容量的大功率PNP和NPN晶体管要作到参数完全一致在实际应用中是比较困难的。因此这一方案并不常用。两个晶体管均为NPN型，实际应用中比较容易得到较好的对称性，但两个发射极电位不可能相等，而且各发射极的电位并不固定，无法用具有公共参考电位的两路驱动信号直接对其驱动，导致驱动电路变得复杂。二极管的作用是提高与之串联的晶体管承受反向电压的能力。4.5.3双向电力电子开关本电路所用的元件数量与图（b）相等，但这种接法使得两晶体管的发射极电位相等