高频交流电力控制器.PDF

高频交流电力控制器 赵斌 上海新华电子设备有限公司，上海200245 Email: benzhaosh@ 摘 要 介绍一种新颖的交流电力控制电路，并附有产品实测波形。 关键词 高频交流电力控制 高频交流电力电子开关 1．引言 本文介绍的是一种高频交流功率（或电压）的实用 AC-AC 电源，可以对传输到负载的功率（或 电压）进行调节和控制，属于高频电力电子技术领域。 2．背景技术 无论在现代工业行业或者是在日常生活之中，常常需要对来自电网的交流电压或功率进行调 节，然后再传输到用电设备，以达到诸如照明调光、电机调速、各种加热控制等目的。 目前针对交流电压调节的技术主要有两种：可控硅SCR移相触发调节（可控硅调压器）和利用 电磁原理的变压器或电感的调节。而针对输出功率的调节则主要采用以过零触发的方式控制可控硅 SCR在设定周期中的导通周波数的多少来实现（可控硅调功器）, 变频器对交流电机的调速也是对 输出功率进行调节的一种实现方式。 由于采用可控硅 SCR 调节输出的电压电流波形为断续的、缺角的正弦波，其波形中包含了大量 的会造成电磁污染的高次谐波分量，会使电网波形产生畸变；世界上很多地方已明文规定禁止使用 SCR电源调节产品，可控硅 SCR 调压器、调功器技术的应用已受到越来越多的限制。 各种传统的应用电磁原理的调压器在电压或功率调节的过程中必须在线圈及铁芯中建立电磁 场，这样要耗费大量的铜铁原材料，体积大且笨重，调节速度缓慢。如采用多抽头自耦变压器加无 触点功率开关（或有触点继电器、接触器）切换调节，成本高，可靠性和调节精度均较低。若采用 碳刷、碳轮在线圈接触面上进行调节，故障率较高。尽管采用了一些现代电子技术，采用常规电磁 原理的调节方法依然无法摆脱耗材多，庞大笨重的先天不足，难以满足现代功率设备对电源调节的 需求。 3．电路原理 本文介绍的采用高频交流电力电子开关的交流调功器或调压器，其输出的交流电压为幅度连续 可调的正弦波，普遍适应容性、阻性、感性及混合类型等所有负载。 图1 为组成高频交流电力电子开关的结构图。 图1 电子开关的结构图 图2 为高频交流电力电子开关运用在单相调功器/调压器时的电气原理图。 图2 电气原理图 整个电路由输入端滤波器1、高频电力电子开关2、控制电路3和输出滤波器4 组成，控制电 路连接到高频电力电子器件共同的控制端上。 输入端滤波器由高频滤波电容、共模和常模电感组成，用于消除、隔离电网和本实用新型后级 的传导电气噪声；随后设置一种用高频电力电子器件组成的交流电子开关，而控制电路则连接到高 频电力电子器件的控制极上；输出端设有由电感、电容组成的滤波器。 高频交流电子开关可以由两只附带反并联二极管的高频电力电子器件以共发射极结构串联组 成，也可以用两只不附带二极管的高频电力电子器件组成的共发射极结构，再外接两只以共阳极方 式串接的二极管；此二只高频电力电子器件的控制极连接在一起接受来自控制电路的同一控制信 号。 组成高频电力电子开关的电力电子器件包括目前常用的具有优良高频特性的功率MOSFET 管 (又称功率场效应管VDMOS)或IGBT（绝缘栅双极晶体管），也可以是 GTR（电力晶体管）、MCT（MOS 控制晶体管）、IGCT(集成门极换向晶体管)、IGET（