大功率交流正弦波电压调整器

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1、大功率交流正弦波电压调整器

2、第1在图1中：Vs—直流电源电压VT1—大功率开关管VD1—二极管L1—储能电感RL—阻性负载C1—滤波电容iS—电源电流iL—电感电流IO—负载电流VO—负载电压d—驱动脉冲信号在理想的状态下（VT1、VD1、L1、C1均为理想的无损耗元件），当VT1在信号d的驱动下导通时，有电流is流经VT1和L1，L1上的电流线性增加(VD1反偏关断)。当iL＞IO时，iL给C1充电；当VT1关断时，is为零，但由于L1中的磁场能量的维持，L1的电流方向保持不变（VD1正向导通），并经VD1继续流动。当iL＜IO时，C1处于放电状态。这样在脉冲d的作用下Buck电路不

3、断地重复上述过程，就有一定的电压VO输出。由图1可以得出（推导过程略）：在电感电流连续时，输出电压：VO＝Vsd1d1为开关接通占空比。这样就可以通过改变d1的大小，在负载上得到不同大小的直流输出电压VO。2、高频交流斩波器中交流开关的构成由于交流电压的大小和方向都是随时间变化的，因此要将直流Buck变换器应用于交流电路就必须解决大功率开关管在交流正、负半周下的工作问题。图2给出了一种较为典型的应用原理。图2a是一般VT应用的单向开关方式。其要求加上按照图2a中的电压V+、V-才能工作。图2b是由四只二极管D1-4构成的全桥FB与大功率开关管VT的组合，利用FB中D1-4的导向作用可以

4、使VT分别工作于交流正半周和负半周电压。当Va点的电压高于Vb点时，电压经D1、D3加到VT上；当Vb点的电压高于Va点时，电压经D2、D4加到VT上。这样无论Va、Vb的电压方向如何变化，VT始终工作于单一的电压方向。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">3、高频交流斩波调压器图3a、b给出了实用的高频正弦波交流电压调整器的电路原理。500)this.style.ouseg(this)">整个电路分为两大部分。1）主电路原理（图3a）通过对比可以发现：图3a主要是将图1中的VT1和VD1换成了高频交流开关而得到

5、的。a.过压、短路保护及输入交流波滤波电路:电路主要由F1、MY、C1，C2、L1-L2构成。F1是整个电路的过流（短路）保护。MY是输入过压保护，用以吸收市电电网侧的瞬时过电压。C1,2、L1，L2构成高频滤波器。其具有双向隔离作用，防止电源与调压电路相互间的高频干扰。b.高频斩波交流调压电路利用D1-4、VT1组合和D5-8、VT2组合的两个高频交流开关，使电路能工作于工频交流电压的正、负半周。下面分别说明其工作原理。当工频交流电压为正半周时，线路输入端L为正，N为负，电压波形为正的单方向正弦半波。此电压经D1、D3导向后加到VT1上。当开通脉冲信号G1加到VT1上时，VT1到通，

6、有电流通L过L3，向负载RL供电。当VT1关断时，脉冲信号G2使VT2导通，电感电流iL经D6、D8、VT2续流；当工频交流电压为负半周时，线路输入端L为负，N为正，电压波形为负的单方向正弦半波。此电压经D2、D4导向加到VT1上。当开通脉冲信号G1加到VT1上时，VT1到通，有电流通过L3，反向向负载RL供电。当VT1被关断时，脉冲信号G2使VT2导通，电感电流iL经D5、D7、VT2来续流。c.输出低通滤波器输出低通滤波器由L3、C5，C6构成。利用电感及电容的储能原理，使得输出电压的纹波减少，以满足具体的使用性能要求，因此L3、C5，C6的选择是至关重要的，具体的计算方法及要求见

7、第4项所述。2）控制电路控制电路主要是用以控制VT1、VT2按照一定的要求来开通和关断的，控制电路的电原理图见图3b。主要的构成如下：a.直流稳压电源：主要由电源变压器TB1、全桥FB1,FB2、稳压集成块IC1,IC6、电容器C1、C2、C3、C8、C9、C10等构成。其一方面为整个控制电提路提供稳定的12V直流电源，另一方面与光电耦合器IC4配合来达到不同驱动电平间的隔离目的。b.同步闭锁电路：由R1、DOS管提供足够的方波驱动脉冲功率。由T3、T4和T5、T6分别构成推挽输出驱动电路。其与死区设置电路相配合，为VT1和VT2提供合乎要求的开关脉冲驱动信号。4、主要元件选择及参数计

8、算a.滤波电感L3：由于工作时高频调制波的频率远远高于50Hz的工频频率，且在d1＝0.5时输出的正弦波交流电压上叠加的纹波电压在峰值处为最大，因此在计算L3值时可以认为峰值处的电压为不变，再根据对纹波电压的要求（如≤1%）来决定。如：设纹波ΔVO≤1%(2.2V)，d1＝d2＝0.5，UO＝220■/2＝155.5V,IOmin＝1A时，RL＝155.5／1＝155.5Ω,TS＝1／f＝3.33×10－5S由公式：Lc＝d2RLTS／2则：L