PDF《龚氏半桥和全桥双向调节原理》

half鄄bridge chopping;

full鄄bridge chopping;

bidirectional regulation;

AC voltage sta鄄bilization 电源学报Journal of Power Supply Vol.16 No.1 Jan.

2018 第16 卷第1期2018 年1月总第

75 期电源学报全控双向电子开关模块要比晶闸管构成的双向电 子开关模块成本约高

3 倍,并且过载能力差. 文献 [1,2]用2个单向晶闸管反并联,替代教科书交流斩 波电路中续流双向电子开关的龚氏交流斩波调压 电路,使模块化交流斩波调压电路的功率器件成本 降低了近 1/3, 极有利于交流斩波调压电路在交流 稳压电源和 UPS 电源中的应用. 现有交流斩波调 节的交流稳压电源产品,实现升压和降压双向调节 补偿电压要用 4~12 个双向电子开关倒相才能实现 交流稳压. 文献[3]仅用

1 块双 IGBT 模块、1 块双单 向晶闸管模块和

1 个带

3 个中抽头自耦变压器的 交流稳压电源[4,5] ,从而节省 4~12 个倒相双向电子 开关,但是交流斩波器件要串联在交流输出电源输 出电流主回路中,不太适合

100 kVA 以上交流稳压 电源. 因此,文献[6,7]发明与半桥和全桥逆变电路 相对应的龚氏半桥和全桥双向交流斩波调压电路, 从中提炼出的龚氏半桥和全桥双向调节原理是研 究的一大进展. 龚氏交流斩波电路、龚氏半桥和全 桥双向调压电路和原理能否走进世界科学课堂和 教科书[8,9] 完全决定于它们在交流电压调节、交流稳 压电源和 UPS 电源中的广泛应用.

1 龚氏半桥双向调节原理 1.1 龚氏交流斩波电路 图1所示为龚氏交流斩波调压电路,它由二极 管D

1、D2 和三极管 V

1、V2 组成的主控双向电子开关 S

1、 单向晶闸管 V

3、V4 反向并联组成的续流双向电 子开关 S

2、 电感电容组成的 LC 滤波器和控制电路 组成. 由S1 和S2 获得的交流斩波电压 U41,经LC 滤 波器,在输出端

3 和1两端获得可调交流电压 U31, 与输入端

2 和1两端的交流电压 U21 的频率和相位 相同. 龚氏交流斩波调压电路是对传统的交流斩波 调压电路的重大改进,成为当代中国大中专院校电 工技术教学的两大发明之一[5] . 传统交流斩波调压 电路的主控双向电子开关 S1 和续流电子开关 S2 都 是由

2 个二极管和

2 个三极管组成的双向电子开 关,而本文用图

1 所示的

2 个单向晶闸管 V

3、V4 反 向并联的双向电子开关替代传统由

2 个二极管和

2 个三极管组成的续流双向电子开关 S2. 由于采用 双IGBT 模块组成的双向电子开关的成本要比采用 双SCR 模块组成的双向电子开关的成本高

3 倍, 因此,龚氏交流斩波电路器件成本比传统交流斩波 电路器件成本约低 1/3,并且可靠性更好,因此,龚 氏交流斩波调压电路将取代传统的非互补交流斩 波调压电路. 应特别指出: 图1龚氏交流斩波调压电路中, 除由

2 个二极管和

2 个三极管反向组成的主控双 向电子开关 S1 之外, 还可用

1 个三极管的阴极和 阳极分别连接在

4 个二极管桥式整流输出正端和 负端的双向主控电路开关代替 S1,它就是另一种龚 氏交流斩波调压电路. 1.2 龚氏半桥交流斩波双向调节电路 由于传统交流斩波调压电路和龚氏交流斩波 调压电路都只能实现输出交流电压,同相位调节电 压大小, 要同时实现同相位和反相位调节电压大 小,就需要增加

4 个双向电子开关进行转换才能实 现,也就是说实现正反相位的交流斩波调压要使用