PWM交流斩控技术在交流稳压电源中的应用

    U_o=DU（6）

    把输出电压基波幅值与输入电压基波幅值之比定义为调压电压增益，即

    A_v==D（7）

    由此可见电压增益等于占空比D，因此改变占空比就可以达到调压的目的。

2    控制方案设计与工作原理

    一般情况下，PWM交流斩控调压器的控制方式与主电路模型、电路结构及相数有关。

    若采用互补控制，斩波开关和续流开关在换流过程中会出现短路，产生瞬时冲击电流；如设置换相死区时间，又可能造成换相死区时间内二个开关都不导通使负载开路，在有电感存在的情况下，会产生瞬时电压冲击。本方案采用有电压、电流相位检测的非互补控制方式，如图2所示。对相数而言本方案采用三相四线制，即用三个单相电路，组合成三相电源，这样可以避免相间干扰，保持各相电压输出稳定。

图2    PWM斩控补偿式稳压电源主电路结构

    由图2可见，V₁，V_D1与V₂，V_D2构成双向斩波开关，V_f1，V_Df2与V_f2，V_Df1构成双向续流开关；Lof及C_of分别为滤波电感、电容；u₁为补偿变压器初级绕组两端电压，u₂为向主电路补偿的电压。本方案采用了有电压、电流相位检测的非互补控制方式。图3为在R_L负载下，这种非互补的斩波开关和续流开关门极驱动信号的时序配合及一个电源周期中输出电压的理想波形。

图3    带电流检测的非互补控制时序

    由图3可见根据负载电压电流相位，一个电源工作周期可分为4个区间，一周期内各开关门极驱动状态如表1所列。

表1    IGBT门极驱动状态表

　

电压电流极性

开关门极驱动状态

　

u_o

i_o1

V₁

V₂

V_F1

V_F2

区间Ⅰ

＋

－

0

1

1

u_G

区间Ⅱ

＋

＋

u_G

1

1

0

区间Ⅲ

－

＋

1

0

u_G

1

区间Ⅳ

－

－

1

u_G

0

1

表中“1” 在该区间内栅极施加驱动信号

    “0” 栅极驱动信号封锁

     uG 斩波开关和续流开关栅极PWM驱动信号

    上述工作状态，可用逻辑表达式表示为：

   

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