1 0 t DT e(t) 0 DT t T
uO e(t)u
4.5.1 斩控式交流调压器的工作原理——基本结构
S1
1 0 t DT

uO
e(t) 0
DT t T
-
- uO e(t)u
4.5.1 斩控式交流调压器的工作原理——基本结构
e(t)
D
2
k 1
1 k
负载电压与电源电压有效值的关系为 U O DU
负载电压的相位、频率均与电源电压相同
4.5.1 斩控式交流调压器的工作原理——加入滤波器
如果负载阻抗的模为Z，幅角为φ，负载的电流iO为
iO
DU m Z
sin(S t
)
负载电流是连续的正弦波，无谐波成分
流过S1的电流iS1是脉冲列，表示为 iS1 e(t)iO
4.5 斩控式交流调压电路
斩控式交流调 压电路
4.5.1 斩控 式交流调 压器的工 作原理
<>
4.5.2电源 与负载端 的隔离
4.5.3 双 向电力 电子开
关
4.5.1 斩控式交流调压器的工作原理——基本结构
S1
+
+
ui
S2
z uO
-
-
S1和S2是双向电子开关； 控制规则：S1和S2的状态互补；假设一个周期中S1闭合、S2断开 的时间为Ton，S1断开S2闭合的时间为Toff，整个周期为T。则S1 闭合时，负载的端电压为u(t),S2闭合时负载的端电压为0.
4.5.2 电源与负载端的隔离——数量分析
仿照前边的分析方法，得到：
u2
D
N2 N1
Um
sin S t
uk
其中ΣuK是所有谐波成分的总和，经输出滤波器的滤波作用， 谐波成分均被滤除，负载电压为
假定u开O 关 D和NN滤12 波U m电s路in 耗S t能为0，输出功率与输入功率平
衡，则有：
i
D
S1、S2和S3都是双向电子开关；
控制规则：S1和S3同步动作，S2与S1和S3互补动作。假设一 个周期中S1和S3闭合、S2断开的时间为Ton，S1和S3断开、 S2闭合的时间为Toff，整个周期为T。
则S1和S3闭合、s2断开时，负载的端电压为u(t)=N2/N1*u1,S2 闭合、S1和S3断开时负载的端电压为0.
i
uO u
iO
DiO
而
iO
DU m Z
sin(S t
)
因此
i
Um (Z / D2)
sin(St
)
等效到交流侧的阻抗模为负载阻抗的1/D2，阻抗角相等， 与理想变压器类似
4.5.1 斩控式交流调压器的工作原理——波形图
各主要电量的波形图如下
4.5.2 电源与负载端的隔离——结构
带有输入、输出滤波器的斩控式交流调压器具有类似 于变压器的特性，但是，该电路的电源端和负载端有 一个公共端子，在要求电源和负载端电气隔离的情况 下是不能直接使用的。在需要电气隔离的场合，负载 和电源之间可接高频变压器来实现隔离功能。
N2 N1
iO
由此可得出在电源侧的等效负载ZS为
2
ZS
N1 DN2
Z
4.5.3 双向电力电子开关
采用两个大功率晶体管，一个为NPN型， 另一个为PNP型。不同的晶体管导通电流 的方向也不同。两个晶体管的发射极连接 在一起，对驱动信号的接入提供了方便 （有共同的参考点），但是一对同容量的 大功率PNP和NPN晶体管要作到参数完全 一致在实际应用中是比较困难的。因此这 一方案并不常用。
s in k
• cos(Ot
k
)
式中φk=kπD——为k次谐波的初相角； ω0=2π/T，为e（t）的基波频率。
如果
u U m sinSt
uO
DU m sin S t
Um
k 1
1 k
s
in
k
{s
in[(
k
O
t
S )t
k ] sin[(kO
S )t
k ]}
可以看出，负载电压中与电源电压同频率的基波成分的幅 度是电源电压的D倍，这与降压型直流斩波器是类似的，除 基波成分外，还含有与电源频率和电子开关频率相关的各 种谐波成分，通常这些成分的频率比基波频率高得多，因 此可以用简单的方法将其滤除。
4.5.1 斩控式交流调压器的工作原理——加入滤波器
实际应用i 的交流斩波器 S1
iO
输出滤波器 输入滤波器
+
+ iS1
+
+
ui
u1
S2
u2
z uO
-
-
-
-
输入滤波器：旁路斩波开关的高次谐波成分，使其不影响电源； 输出滤波器：使得负载得到工频的正弦电压。
负载电压为 uO DU m sin S t Du
两个晶体管均为NPN型，实际应用中比 较容易得到较好的对称性，但两个发射极 电位不可能相等，而且各发射极的电位并 不固定，无法用具有公共参考电位的两路 驱动信号直接对其驱动，导致驱动电路变 得复杂。二极管的作用是提高与之串联的 晶体管承受反向电压的能力。
4.5.3 双向电力电子开关
本电路所用的元件数量与图（b）相等， 但这种接法使得两晶体管的发射极电位 相等，两路驱动信号具有公共端，可以 使驱动电路相对简化。
i
S1
输
+
输 i1
ui -
输 输
N1
输
S3
u1 S2 N2
+输
u2
输 输
-输
输
iO
+ z uO
-
4.5.2 电源与负载端的隔离——结构
i
S1
输
+
输 i1
ui -
输 输
N1
输
S3
+输
u1 S2
u2
输 输
N2 - 输
输
iO
+ z uO
-
e(t)
1 0
0 t DT DT t T
uO
e(t)ui
N2 N1
含有谐波成分，但是由于输入滤波器的作用，使得电源i中的高频
成分被滤除，i电源电流为正弦波 S1
iO
输出滤波器 输入滤波器
+
+ iS1
+
+
ui
u1
S2
u2
z uO
-
-
-
-
4.5.1 斩控式交流调压器的工作原理——加入滤波器
假设滤波器部分和电子开关部分不耗能，输入和输出功率相等， 则得到：
uoio=ui
本电路只用了一个可控元件，同时由 四个二极管组成桥式连接，使得无论 外电路电流方向如何总是流入晶体管 的集电极。
采用MOSFET要串联一个二极管 （P148）