PWM交流斬控技術在交流穩壓電源中的應用

摘要：討論了交流斬控技術在交流穩壓電源中的應用原理，分析了主電路及控制電路的結構，并闡述了交流斬控補償式交流穩壓電源的優點。

    關鍵詞：交流斬控；補償穩壓；非互補控制

引言

交流穩壓技術的發展一直倍受廣大用戶和生產廠商的關注，其原因在于我國市場上現有的各種交流電力穩壓產品，在技術性能上都有不盡人意之處。

在我國應用較早，且用戶最廣的交流電力穩壓電源當屬柱式（或盤式）交流穩壓器，雖然這種穩壓電源有很多優點，但由于它是用機械傳動結構驅動碳刷（或滾輪）以調節自耦變壓器抽頭位置的方法進行穩壓，所以存在工作壽命短，可靠性差，動態響應速度慢等難以克服的缺陷。

近年來不少生產廠家針對柱式交流電力穩壓器所存在的缺點，紛紛推出無觸點補償式交流穩壓器，大有取代柱式穩壓器之勢。這種電源實質上仍然是采用自耦方式進行調壓，所不同的只是通過控制若干個晶閘管的通斷，改變自耦變壓器多個固定抽頭的組合方式，來代替通過機械傳動驅動碳刷改變自耦變壓器抽頭位置的一種調壓方法。這種方法固然提高了穩壓電源的可靠性和動態響應速度，但卻失去了一個重要的調節特性——平滑性，即調節是有級的，其必然結果是穩壓精度低（一般只有3％～5％），并且在調節過程中，當負載電流很大時會沖擊電網并產生低頻次諧波分量，對負載也會產生沖擊；另外采用這種方法所用變壓器較多（一相至少需二臺，即一臺自耦變壓器，一臺補償變壓器），這就增加了電源的自重和空載損耗。

    伴隨著全控開關器件的容量和性能以及模塊化程度的提高，集成控制電路功能的不斷完善，吉林市長城科技有限責任公司憑借自己的科技實力，率先研制出采用PWM技術，通過全控開關器件IGBT，對交流進行斬波控制的新型補償式交流穩壓電源——JJY－ZK/BW系列斬控補償式交流穩壓電源。為我國交流穩壓技術的創新和滿足市場對高性能交流穩壓電源的需求開創了新局面，下面對PWM交流斬控技術在該種交流穩壓電源中的應用原理及性能做一簡要介紹。

1 PWM交流斬控調壓原理

圖1（a）所示，假定電路中各部分都是理想狀態。開關S1為斬波開關，S2為考慮負載電感續流的開關，二者均為全控開關器件與二極管串聯組成的單相開關[見圖1（b）]。S1及S2不允許同時導通，通常二者在開關時序上互補。定義輸入電源電壓u的周期T與開關周期Ts之比為電路工作載波比Kc，（Kc=T/Ts）。圖1（c）表示主電路在穩態運行時的輸出電壓波形。顯然輸出電壓uo為：

式中：E（t）為開關函數，其波形示于圖1（c），函數由式（2）定義。

在圖1（a）電路條件下，則

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