基于斩波方式的交流调压研究
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ｍｏｒ ｅ ｓ ｕ ｉ ｔ ａｂ ｌ ｅ ｆ ｏｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａｌ ｉ ｎ ｄｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａｌ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｐｏ ｗｅ ｒ ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｎ ｉ ｃ ｓ． Ｉ ＧＢＴ， ＡＣ ｃ ｈ ｏｐｐｅ ｒ ， ｖ ｏ ｌ ｔ ａｇ ｅ ｒ ｅｇｕ ｌ ａ ｔ ｏｒ ｓ
交 流 斩 波 调 压技 术 作 为 一 种 高 性 能 交 流 调 压 技 术 ，符 合 电 力 电子 技 术 高 频 化 、 高 效 化 以及 低 污 染 发 展 趋 势 ， 又 随着 Ｉ ＧＢ Ｔ 等 全 控 电力 电 子 器 件 的快 速 发 展 ，斩 波 调 压 将 逐 步 取 代 晶 闸 管
２ 双 向 功 率 开 关 的 连 接 方式
相控交流调压” 。 其 丰 富 的控 制 种 类 ， 多 样 的 电子 开 关 组 合 ， 为
不 同 使 用 要 求 提 供 高 性 价 比产 品 ， 是一 种经济型交流调压技术 。 智 能 交 流 电 力 控 制 器 可 广 泛 用 于 工 业 各 领 域 的 电压 调 节 恒 压 恒 流恒功 率调节 ， 适用于 电阻性负载 、 电感性负 载 、 变 压 器 和 电 机 软起控制等 。 本文在理论分析的基础上 ， 通 过 和 合 理 控 制 方 式 的
１ ３ ６
基 于 斩 波 方 式 的 交 流 调 压 研 究
基于斩波方式的交流调压研究
Ｓｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ＡＣ Ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ Ｒｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｃｈ ｏｐ ｐ ｅ ｒ
薛博 盛 陈 西克 符 影 杰 （ 东南大学 自 动化 学院， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ）
ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ Ａ Ｃ ｃ ｈ ｏ ｐ ｐ ｅ ｒ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｓ ａ ｎ ｅ ｗ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ Ａ Ｃ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ
摘 要
随 着 电力 电 子技 术 的发 展 ， 交 流 调 压技 术 在 工 业 领 域 发展 迅速 。 交 流 斩 波技 术是 一 种 新 型 高性 能 的 交 流调 压 技 术 ， 在 中 小 交流 调 压 领 域 获 得 广 泛应 用 。 交 流 斩 波 有 多种 方 式 ，课 题 基 于 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ仿 真技 术 对 交 流 斩 波 调 压 的各 种 方 式 进 行 仿 真， 分 析 和 研 究 各种 优 缺 点 ， 哪种 方 式 的 更 适合 实 际 的 工 业领 域 。
ｓ ｍａｌ ｌ ａ ｎ ｄ ｍｅｄｉ ｕｍ ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇｅ ＡＣ ＡＣ ｃｈ ｏｐ ｐｅｒ ｈ ａ ｓ ａ ｖａ ｒ ｉ ｅｔ ｙ ｏ ｆ ｗａｙ ｓ ， ｔ ｈｉ ｓ ｐａ ｐｅｒ ｃａ ｒ ｒ ｉ ｅｓ ｏｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ｏｕ ｓ ｗａｙ ｓ ｏ ｆ ＡＣ ｃ ｈ ｏｐｐｅ ｒ ｂ ｙ Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ ｂａ ｓｅ ｄ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｔ ｅ ｃｈ ｎ ｏｌ ｏｇ ｙ， ａ ｎａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｄｖ ａｎ ｔ ａ ｇｅｓ ａｎ ｄ ｄｉ ｓ ａｄ Ｖａ ｎ ｔ ａ ｇｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｗａ ｙ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ
关键词 ： 电 力 电子 ， 绝 缘栅 双极 晶体 管 ， 交流 斩 波 ， 调 压技 术
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｐｏ ｗｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｎｉ ｃ ｔ ｅ ｃｈ ｎ ｏｌ ｏｇｙ ，ＡＣ ｖ ｏｌ ｔ ａ ｇｅ ｒ ｅｇｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｔ ｅｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇｙ ｉ ｓ ｄｅ ｖ ｅｌ ｏｐｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｐｉ ｄｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｉ ｎ —
在 交 流 斩 波 调 压 电 路 调 压 电路 中有 多 种 连 接 方 式 ，有 单 可 控器件型 、 双可控器件型 。 在单 管 双 向 电 子开 关 中全 控 开关 只有
一
选 择 和 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ仿 真 软 件 的 使 用 对 交 流 斩 波 调 压 电 路
进行分析和研究 。 １ 交 流 斩 波 原 理
个， 其 它 由 四个 不 控 的快 恢 复 二 极 管 构 成 。 可 以看 出这 种 拓 扑
交 流 斩 波 调 压 与 直 流 脉 宽 调 制 原 理 一 样 ，只 是 斩 波 调 制 对 象 不同 ， 电 路 结 构 上 要 求 能 对 交 流 电 进 行 双 向调 制 ， 且 这 种 调 制 为 高频 周 期 矩 形 波 函数 对 正 弦 函数 的 调 制 ， 如 图 １所 示 ， 其 调 制 原理按 Ｆ ｏ ｕ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ 展开分析如下 ：
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
开关 可 以是 全 控 型器 件 ｌ ＧＢ Ｔ或 电力 ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ管 。 Ｉ ＧＢ Ｔ是
种 电压 型 控 制器 件 它所 需 要 的 驱 动 电流 跟 驱 动 功 率 都 非 常 小
可 直 接 与 模 拟 或 数 字 功 能 块 相 接 而 不 须 加 任 何 附 加 接 口 电路 。 Ｉ ＧＢ Ｔ 的导 通 和 关 断 是 由 栅 极 电压 Ｕ ＧＥ来 控 制 的 ， 当 Ｕ ＧＥ大 于Ｕ ＧＥ （ ｔ ｈ ） 时ｌ ＧＢ Ｔ导 通 。 当 栅 极 和 发 射 极 施 加 反 向 或 不 加 信 号时 ｌ ＧＢ Ｔ被关 断 ］ 。
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｐｏ ｗｅ ｒ ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｎ ｉ ｃ ｓ． Ｉ ＧＢＴ， ＡＣ ｃ ｈ ｏｐｐｅ ｒ ， ｖ ｏ ｌ ｔ ａｇ ｅ ｒ ｅｇｕ ｌ ａ ｔ ｏｒ ｓ
交 流 斩 波 调 压技 术 作 为 一 种 高 性 能 交 流 调 压 技 术 ，符 合 电 力 电子 技 术 高 频 化 、 高 效 化 以及 低 污 染 发 展 趋 势 ， 又 随着 Ｉ ＧＢ Ｔ 等 全 控 电力 电 子 器 件 的快 速 发 展 ，斩 波 调 压 将 逐 步 取 代 晶 闸 管
２ 双 向 功 率 开 关 的 连 接 方式
相控交流调压” 。 其 丰 富 的控 制 种 类 ， 多 样 的 电子 开 关 组 合 ， 为
不 同 使 用 要 求 提 供 高 性 价 比产 品 ， 是一 种经济型交流调压技术 。 智 能 交 流 电 力 控 制 器 可 广 泛 用 于 工 业 各 领 域 的 电压 调 节 恒 压 恒 流恒功 率调节 ， 适用于 电阻性负载 、 电感性负 载 、 变 压 器 和 电 机 软起控制等 。 本文在理论分析的基础上 ， 通 过 和 合 理 控 制 方 式 的
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基 于 斩 波 方 式 的 交 流 调 压 研 究
基于斩波方式的交流调压研究
Ｓｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ＡＣ Ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ Ｒｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｃｈ ｏｐ ｐ ｅ ｒ
薛博 盛 陈 西克 符 影 杰 （ 东南大学 自 动化 学院， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ）
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摘 要
随 着 电力 电 子技 术 的发 展 ， 交 流 调 压技 术 在 工 业 领 域 发展 迅速 。 交 流 斩 波技 术是 一 种 新 型 高性 能 的 交 流调 压 技 术 ， 在 中 小 交流 调 压 领 域 获 得 广 泛应 用 。 交 流 斩 波 有 多种 方 式 ，课 题 基 于 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ仿 真技 术 对 交 流 斩 波 调 压 的各 种 方 式 进 行 仿 真， 分 析 和 研 究 各种 优 缺 点 ， 哪种 方 式 的 更 适合 实 际 的 工 业领 域 。
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关键词 ： 电 力 电子 ， 绝 缘栅 双极 晶体 管 ， 交流 斩 波 ， 调 压技 术
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在 交 流 斩 波 调 压 电 路 调 压 电路 中有 多 种 连 接 方 式 ，有 单 可 控器件型 、 双可控器件型 。 在单 管 双 向 电 子开 关 中全 控 开关 只有
一
选 择 和 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ仿 真 软 件 的 使 用 对 交 流 斩 波 调 压 电 路
进行分析和研究 。 １ 交 流 斩 波 原 理
个， 其 它 由 四个 不 控 的快 恢 复 二 极 管 构 成 。 可 以看 出这 种 拓 扑
交 流 斩 波 调 压 与 直 流 脉 宽 调 制 原 理 一 样 ，只 是 斩 波 调 制 对 象 不同 ， 电 路 结 构 上 要 求 能 对 交 流 电 进 行 双 向调 制 ， 且 这 种 调 制 为 高频 周 期 矩 形 波 函数 对 正 弦 函数 的 调 制 ， 如 图 １所 示 ， 其 调 制 原理按 Ｆ ｏ ｕ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ 展开分析如下 ：
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
开关 可 以是 全 控 型器 件 ｌ ＧＢ Ｔ或 电力 ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ管 。 Ｉ ＧＢ Ｔ是
种 电压 型 控 制器 件 它所 需 要 的 驱 动 电流 跟 驱 动 功 率 都 非 常 小
可 直 接 与 模 拟 或 数 字 功 能 块 相 接 而 不 须 加 任 何 附 加 接 口 电路 。 Ｉ ＧＢ Ｔ 的导 通 和 关 断 是 由 栅 极 电压 Ｕ ＧＥ来 控 制 的 ， 当 Ｕ ＧＥ大 于Ｕ ＧＥ （ ｔ ｈ ） 时ｌ ＧＢ Ｔ导 通 。 当 栅 极 和 发 射 极 施 加 反 向 或 不 加 信 号时 ｌ ＧＢ Ｔ被关 断 ］ 。