摘要：介紹了傳統(tǒng)的正弦能量分配交流凈化穩(wěn)壓電源的基本原理及如何用高頻斬波和單片機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造。

    關(guān)鍵詞：高頻 斬波 交流穩(wěn)壓器 AVR

目前，在各種交流穩(wěn)壓電源中，采用正弦能量分配技術(shù)的交流凈化穩(wěn)壓電源是一種技術(shù)先進(jìn)的穩(wěn)壓電源。這種電源主要是通過改變晶閘管的觸發(fā)角θ，來控制調(diào)感支路的等效電感，從而起到穩(wěn)定輸出電壓的作用。它具有性價(jià)比高、可靠性好等特點(diǎn)。

    但是這種方式產(chǎn)生的諧波較多，電感損耗較大，噪音明顯，尤其對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大干擾。為此，筆者用高頻PWM斬波技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造，用MOSFET或IGBT代替TBIAC，通過調(diào)節(jié)高頻交流斬波器的脈沖寬度來調(diào)節(jié)等效電感。較好地解決了上述問題。

傳統(tǒng)的正弦波交流凈化電源原理如圖1所示。

    圖1中T是帶氣隙的自耦變壓器，輸入交流電接T的B點(diǎn)，由C點(diǎn)輸出穩(wěn)定的交流電壓。L、L1和L2是線性電感器，L和雙向晶閘管V組成調(diào)感支路。L1和C1組成3次諧波濾波器，L2和C2組成5次諧波器波器，減小輸出電壓的失真度。采用脈沖相位控制技術(shù)改變雙向晶閘管V和導(dǎo)通角，從而調(diào)整L的等效電感值，從T的N2繞組取得補(bǔ)償電壓，達(dá)到穩(wěn)壓目的。

用高頻斬波技術(shù)改造傳統(tǒng)的正弦波交流凈化電源的關(guān)鍵是用高頻交流開關(guān)取代雙向晶閘管。高頻交流開關(guān)有兩種形式：整流橋+IGBT式和MOSFET反串聯(lián)式，如圖2所示。

    整流橋+IGBT式適合于大功率電源，MOSFET反串聯(lián)式適合中小功率電源。下面具體介紹以整流橋+IGBT為交流功率開關(guān)、AVR系列單片機(jī)90S8535為控制核心的單片機(jī)控制高頻斬波調(diào)感式交流穩(wěn)壓電源。其原理框圖如圖3所示。

由于是感性負(fù)載，又不能像直流斬波那樣加續(xù)流回路，所以要給IGBT加開通和關(guān)斷緩沖電路。高頻交流開關(guān)控制采用了EPWM直流等電位調(diào)制技術(shù)。為使波形半波奇對(duì)稱和四分之一偶對(duì)稱，以消除傅里葉級(jí)數(shù)中的余弦項(xiàng)和偶次諧波，使載波比N=fc/fs=4k,K=1，2，3…,fc為三角波頻率，fs為市電工頻；調(diào)制M=Δt/TΔ=ΔU/ΔUc，Δt為脈沖寬度，TA=1/fc為三角波周期、Uc為三角波幅值、ΔU為輸出電壓的偏差，三角波電壓的文程式為：

輸出電壓偏差ΔU為采樣電壓，觸發(fā)脈沖起點(diǎn)和終點(diǎn)的方程式為：

式中TΔ=2π/N，各觸發(fā)脈沖的起點(diǎn)角和終點(diǎn)角的數(shù)值為：

α1=(TΔ/2)-(TΔ-2)(ΔU/Uc)=π/N(1-M)

α2=[π/N]（1+M）

α3=[π/N](3-M)

α4=[π/N](3+M)

由于PWM斬波波形是鏡對(duì)稱和原點(diǎn)對(duì)稱，因此它的傅里葉級(jí)數(shù)中將只包含正弦項(xiàng)中的奇次諧波，即：

    摘要：介紹了傳統(tǒng)的正弦能量分配交流凈化穩(wěn)壓電源的基本原理及如何用高頻斬波和單片機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造。

    關(guān)鍵詞：高頻 斬波 交流穩(wěn)壓器 AVR

目前，在各種交流穩(wěn)壓電源中，采用正弦能量分配技術(shù)的交流凈化穩(wěn)壓電源是一種技術(shù)先進(jìn)的穩(wěn)壓電源。這種電源主要是通過改變晶閘管的觸發(fā)角θ，來控制調(diào)感支路的等效電感，從而起到穩(wěn)定輸出電壓的作用。它具有性價(jià)比高、可靠性好等特點(diǎn)。

    但是這種方式產(chǎn)生的諧波較多，電感損耗較大，噪音明顯，尤其對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大干擾。為此，筆者用高頻PWM斬波技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造，用MOSFET或IGBT代替TBIAC，通過調(diào)節(jié)高頻交流斬波器的脈沖寬度來調(diào)節(jié)等效電感。較好地解決了上述問題。

傳統(tǒng)的正弦波交流凈化電源原理如圖1所示。

    圖1中T是帶氣隙的自耦變壓器，輸入交流電接T的B點(diǎn)，由C點(diǎn)輸出穩(wěn)定的交流電壓。L、L1和L2是線性電感器，L和雙向晶閘管V組成調(diào)感支路。L1和C1組成3次諧波濾波器，L2和C2組成5次諧波器波器，減小輸出電壓的失真度。采用脈沖相位控制技術(shù)改變雙向晶閘管V和導(dǎo)通角，從而調(diào)整L的等效電感值，從T的N2繞組取得補(bǔ)償電壓，達(dá)到穩(wěn)壓目的。

用高頻斬波技術(shù)改造傳統(tǒng)的正弦波交流凈化電源的關(guān)鍵是用高頻交流開關(guān)取代雙向晶閘管。高頻交流開關(guān)有兩種形式：整流橋+IGBT式和MOSFET反串聯(lián)式，如圖2所示。

    整流橋+IGBT式適合于大功率電源，MOSFET反串聯(lián)式適合中小功率電源。下面具體介紹以整流橋+IGBT為交流功率開關(guān)、AVR系列單片機(jī)90S8535為控制核心的單片機(jī)控制高頻斬波調(diào)感式交流穩(wěn)壓電源。其原理框圖如圖3所示。

由于是感性負(fù)載，又不能像直流斬波那樣加續(xù)流回路，所以要給IGBT加開通和關(guān)斷緩沖電路。高頻交流開關(guān)控制采用了EPWM直流等電位調(diào)制技術(shù)。為使波形半波奇對(duì)稱和四分之一偶對(duì)稱，以消除傅里葉級(jí)數(shù)中的余弦項(xiàng)和偶次諧波，使載波比N=fc/fs=4k,K=1，2，3…,fc為三角波頻率，fs為市電工頻；調(diào)制M=Δt/TΔ=ΔU/ΔUc，Δt為脈沖寬度，TA=1/fc為三角波周期、Uc為三角波幅值、ΔU為輸出電壓的偏差，三角波電壓的文程式為：

輸出電壓偏差ΔU為采樣電壓，觸發(fā)脈沖起點(diǎn)和終點(diǎn)的方程式為：

式中TΔ=2π/N，各觸發(fā)脈沖的起點(diǎn)角和終點(diǎn)角的數(shù)值為：

α1=(TΔ/2)-(TΔ-2)(ΔU/Uc)=π/N(1-M)

α2=[π/N]（1+M）

α3=[π/N](3-M)

α4=[π/N](3+M)

由于PWM斬波波形是鏡對(duì)稱和原點(diǎn)對(duì)稱，因此它的傅里葉級(jí)數(shù)中將只包含正弦項(xiàng)中的奇次諧波，即：