大功率交流斩波器的研究与开发.pdf

第45卷第7期
电力电子技术
Vol45. No.7
2011年7月
Power Electronics
July 2011
大功率交流斩波器的研究与开发
唐磊,徐政,陶江平2,陈洁2
(1.清华大学,深圳研究生院电力系统国家重点实验室深圳研究室,广东深圳518055
2.北京金时佰德技术有限公司,北京1000%)
摘要:针对大功率交流斩波器产品开发中出现的问题,通过仿真和实验分析并验证了不同负载条件下的运行
特性,改进了电路拓扑,优化了调制方法。实验结果表明,额定功率为1kW的样机运行稳定,满足各项性能指
标要求,在照明节能等方面具有良好的应用前景。
关键词:交流斩波;脉宽调制;绝缘栅双极晶体管
中图分类号:TP273
文标识码:A
文章编号:1000-100X(2011)07-0124-03
Research and Development of High Power AC Chopper
TANG Lei, XU Zheng, TAO Jiang-ping, CHEN Jie?
(1. Graduate school of Tsinghua University in Shenzhen, Shenzhen 518055, Chi
Abstract: Corresponding to the existing issues in developing high power AC chopping voltage regulator, the operating
characteristics under ifferent load conditions are analyzed and verified via simulations and systematic experiment
And the circuit topology and the control strategy are improved and optimized, respectively as well. The experimental
results demonstrate that the developed product prototype of the AC chopper with a rated power of 1 kw can keep op
erating performance stable. On the other hand, all performance requirements are satisfied. The commercial available
products have potentia appication perspective in implementing energy-saving of lighting system efticient
Keywords: active current chopping; pulse width modulation; insulated gate bipolar transistor
1引言
交流斩波基本原理和调制方法
由于能源资源的紧缺以及低碳经济的发展要
Buck型单相PWM交流斩波器的主电路如图1
求,节能技术日益受到重视。电力电子技术在节能所示,VS1,VS2为主开关器件,VS3,VS。为续流器件
减排方面发挥着重要作用,其中交流斩波作为一项
髙性能调压技术,具有调压精度高、输出波形好、电
路拓扑及控制方法简单等优点,应用前景广-。
VS:
PWM交流斩波器原理简单,研究成果颇多习
但在实际产品的开发和应用方面仍存在局限性。
VS4
现有PWM交流斩波器产品的功率较小,通常为
图1Buck型单相交流斩波电路
数十至数百瓦,常用于单个或少量灯具的降压调
光控制等,难以满足公共照明系统节能改造所提
原理上,可采用高频开关型控制方式,即VS1
出的大功率集中控制及低成本的要求。这里结合初VS,VS:和VS同时高频开通或关断,且两组
实际工程需要,开发干瓦级Buk型单相PWM交开关器件的控制信号时序为互补,并设置一定的
流斩波器产品,通过优化调制方法,减小开关损死区时间。当VS2和VS2导通,VS、和VS关断时,
耗,彻底消除死区时间,并保证装置安全运行;通斩波输出电压以=m;当VS和VS2关断,VS:和
过合理设计缓冲和波电路,解决了内部高频振
VS4导通时,2=0。
荡和调压失控问题。样机在各种负载条件下运行
将n作傅里叶级数展开可得
稳定,性能良好,满足商品化和量产化要求。
=V2 U, sinat D+ 2 sine cos(et-2(1)
定稿日期:2011-01-11
式中:和n分别为电源电压的角频率和有效值;7为
作者简介:唐磊(1985-),男,江苏海门人,硕士研究生,VS1和VS2的导通时间;T,为开关周期;D为占空比,D=T
研究方向为电力电子技术。
T;a为开关角频率,の=2m/T;92=kヶD