基于交流斩波技术的新型城市照明节电器
来源： 作者： 发布时间：2015-04-15 09:08:11 浏览量：2. 2 非互补控制方式
非互补控制方式是指按不同规律分别控制斩波开关和续流开关的工作状态,避免出现互补控制中的直通导致的短路现象,不需要或只需很小的缓冲电路即可。根据检测负载电电感厂家流与否,又分为无电流检测和有电流检测两类。
无电流检测非互补控制方式可以避免出现直通现象。但是,当输入电压和输出电流不同相时,该控制方式存在失控现象,即输出电压不是斩波波形。失控区的存在使输出电压包含较明显的3次和5次等低次谐波。而在有电流检测的非互补控制方式的情况下,当电压和电流不同相时,续流开关也做斩波工作,这样虽然消除了失控现象,但控制较复杂。
3 新型交流斩波照明节电器
本文设计了一种新型交流斩波照明节电器,其拓扑结构图如图2(a)所示,斩波开关只使用一个开关管跨接在桥式二极管整流两端。该交流斩波方案采用非互补的控制方式,其控制波形图如图2(b)所示。其中ui表示输入电压,io表示输出电流。S0和S1、S2分别代表3个开关管的驱动信号。该控制方式只有一个开关管工作于斩波状态,成本降低,开关损耗减小,同时控制简单,易于实现,可靠性高。
图2 三开关管交流斩波
可以根据输入电压和输出电流的相位关系,将一个工作周期分为4个区间。各区间的开关管工作状态如表1所示。
表1 开关管工作状态
注: 1表示开关管导通, 0表示关断,uG表示斩波工作状态。
以上状态也可用以下逻辑表达式表达:
3. 1 逻辑电路控制方式
按如图3所示的逻辑电路来实现。
图 3逻辑电路原理图
开关信号S0、S1和S2分别控制对应的3个开关管;mod是工作模式开关,高电平时正常工作,低电平时禁止工作;i和u为检测电流和电压相位,用于逻辑判断。
3. 2 仿真分析
根据上述控制原理,用MATLAB中的Simu-link工具箱建立仿真模型。电源电压为交流图3 逻辑电路原理图220 V、50Hz,负载L为0. 5 H,R为200Ω,开关频率为5 kHz,占空比D为0. 6,输出电压uo的波形以及不同占空比下的输出电压总谐波畸变率THDU分别如图4和图5所示。当输出侧加滤波功率电感电感0. 83 mH、滤波电容12μF时,不同占空比下的输出电压总谐波畸变率THDU如图6所示。
图4 纯电阻负载输出电压uo波形图(横坐标每小格代表50 Hz)
图5 纯电阻负载占空比D与THDU关系图
图6 带输出滤波器时占空比D与THDU关系图
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