单片机控制的PWM斩波式交流净化稳压电源

文章摘要：摘要：介绍了传统的正弦能量分配交流净化稳压电源的基本原理及如何用高频斩波和单片机技术对其进行改造。 关键词：高频 目前，在各种交流稳压电源中，采用正弦能量分配技术的交流净化稳压电源是一种技术先进的稳压电源。这种电源主要是通过改变晶闸管的触发角θ，来控制调感支路的等效电感，从而起到稳定输出电压的作用。它具有性价比高、可靠性好等特点。 但是这种方式产生的谐波较多，电感损耗较大，噪音明显，尤其对电网产生很大干扰。为此，笔者用高频PWM斩波技术对其进行改造，用MOSFET或IGBT代替TBIAC，通过调节高频交流斩波器的脉冲宽度来调节等效电感。较好地解决

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　　摘要：介绍了传统的正弦能量分配交流净化稳压电源的基本原理及如何用高频斩波和单片机技术对其进行改造。 
     
    
　　关键词：高频
　　目前，在各种交流稳压电源中，采用正弦能量分配技术的交流净化稳压电源是一种技术先进的稳压电源。这种电源主要是通过改变晶闸管的触发角θ，来控制调感支路的等效电感，从而起到稳定输出电压的作用。它具有性价比高、可靠性好等特点。
    
     
    
　　但是这种方式产生的谐波较多，电感损耗较大，噪音明显，尤其对电网产生很大干扰。为此，笔者用高频PWM斩波技术对其进行改造，用MOSFET或IGBT代替TBIAC，通过调节高频交流斩波器的脉冲宽度来调节等效电感。较好地解决了上述问题。
　　传统的正弦波交流净化电源原理如图1所示。
    
     
    
　　图1中T是带气隙的自耦变压器，输入交流电接T的B点，由C点输出稳定的交流电压。L、L1和L2是线性电感器，L和双向晶闸管V组成调感支路。L1和C1组成3次谐波滤波器，L2和C2组成5次谐波器波器，减小输出电压的失真度。采用脉冲相位控制技术改变双向晶闸管V和导通角，从而调整L的等效电感值，从T的N2绕组取得补偿电压，达到稳压目的。
　　用高频斩波技术改造传统的正弦波交流净化电源的关键是用高频交流开关取代双向晶闸管。高频交流开关有两种形式：整流桥+IGBT式和MOSFET反串联式，如图2所示。
    
     
    
　　整流桥+IGBT式适合于大功率电源，MOSFET反串联式适合中小功率电源。下面具体介绍以整流桥+IGBT为交流功率开关、AVR系列单片机90S8535为控制核心的单片机控制高频斩波调感式交流稳压电源。其原理框图如图3所示。
　　由于是感性负载，又不能像直流斩波那样加续流回路，所以要给IGBT加开通和关断缓冲电路。高频交流开关控制采用了EPWM直流等电位调制技术。为使波形半波奇对称和四分之一偶对称，以消除傅里叶级数中的余弦项和偶次谐波，使载波比N=fc/fs=4k,K=1，2，3…,fc为三角波频率，fs为市电工频；调制M=Δt/TΔ=ΔU/ΔUc，Δt为脉冲宽度，TA=1/fc为三角波周期、Uc为三角波幅值、ΔU为输出电压的偏差，三角波电压的文程式为：
    
     输出电压偏差ΔU为采样电压，触发脉冲起点和终点的方程式为：
     式中TΔ=2π/N，各触发脉冲的起点角和终点角的数值为：
     α1=(TΔ/2)-(TΔ-2)(ΔU/Uc)=π/N(1-M)
     α2=[π/N]（1+M）

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