交流斬波調(diào)壓PWM控制技術(shù)研究

雷志勇，朱哲，雷鳴

（西安工業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，陜西 西安　710032）

交流斬波調(diào)壓PWM控制技術(shù)研究

雷志勇，朱哲，雷鳴

（西安工業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，陜西 西安710032）

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高性能的交流調(diào)壓技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。基于大功率電器的產(chǎn)生意味著人們對(duì)交流調(diào)壓裝置的性能要求也不斷的提高，這就促使交流調(diào)壓裝置朝高電壓，超大容量發(fā)展。本研究采用交流斬波電路通過(guò)利用復(fù)雜可編程邏輯器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）控制字設(shè)置脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）的控制技術(shù)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的占空比，從而調(diào)節(jié)斬波電路的輸出電壓。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電壓的軟過(guò)度的目的，并且不再出現(xiàn)短路，電壓過(guò)沖和過(guò)電流現(xiàn)象。使用這種方法，從本質(zhì)上解決了傳統(tǒng)交流斬波電路中的短路，電壓過(guò)沖和過(guò)電流現(xiàn)象，延長(zhǎng)電氣設(shè)備壽命2-3倍，最大節(jié)能可達(dá)40%。

交流斬波；脈寬調(diào)制；軟過(guò)度；短路；電壓過(guò)沖；過(guò)電流

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電力設(shè)備的基礎(chǔ)建設(shè)在供電質(zhì)量上不能滿足需求，電網(wǎng)電壓波動(dòng)、諧波干擾較大，對(duì)電氣設(shè)備的影響很大，有可能導(dǎo)致電氣設(shè)備的損壞，因此調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓對(duì)敏感性負(fù)載的正常運(yùn)行很重要。傳統(tǒng)的調(diào)壓設(shè)備運(yùn)用的開(kāi)關(guān)器件為普通的晶閘管，但是當(dāng)調(diào)壓設(shè)備負(fù)載功率增大時(shí)，功率因數(shù)減小，電流中諧波幅值相對(duì)較大，設(shè)備體積也會(huì)增大，調(diào)壓效果并不理想。文中采用的PWM斬波交流穩(wěn)壓可以克服這些缺點(diǎn)。用性能優(yōu)良的全控型開(kāi)關(guān)器件 IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶閘管），與相控交流調(diào)壓技術(shù)相比，斬波調(diào)壓的優(yōu)點(diǎn)是功率因數(shù)僅取決于負(fù)載，本次試驗(yàn)中可知負(fù)載對(duì)斬波調(diào)壓的效果非常明顯，快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、更寬的電壓線性調(diào)節(jié)范圍、輸人輸出易于濾波且高度正弦化，可以使調(diào)壓的效率更高。

1　PWM交流斬波控制調(diào)壓原理

1.1系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)

交流斬波系統(tǒng)輸出電壓的大小受CPLD芯片發(fā)出的控制字控制，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)比較緩慢，并且對(duì)輸出電壓幅值的控制實(shí)時(shí)性要求不高，但是環(huán)境亮度檢測(cè)陣列輸出的信號(hào)數(shù)據(jù)量大，供給負(fù)載的電壓受多方面因素影響，所以使用CPLD運(yùn)算分析輸出電壓的大小，斬波調(diào)壓電路中要根據(jù)電壓電流的相位，在不同區(qū)域使用不同的斬波控制方法，在相位上的實(shí)時(shí)性要求比較高，根據(jù)CPLD輸入輸出信號(hào)延遲小的特點(diǎn)，對(duì)斬波電路的控制使用CPLD芯片。交流斬波系統(tǒng)中有電壓傳感器，CPLD采集電壓傳感器輸出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D變換后獲得電網(wǎng)電壓值。交流斬波系統(tǒng)中的CPLD根據(jù)接收到的控制字設(shè)置PWM控制脈沖的占空比，然后對(duì)斬波電路進(jìn)行斬波控制，CPLD通過(guò)控制輸出信號(hào)的占空比調(diào)節(jié)斬波電路的輸出電壓，將整個(gè)系統(tǒng)供給負(fù)載的電壓穩(wěn)定在節(jié)能電壓

1.2交流斬波控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與原理

系統(tǒng)采用霍爾傳感器分別采集電網(wǎng)的交流電壓信號(hào)和過(guò)流負(fù)載的交流電流信號(hào)，有著精度高，響應(yīng)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。在濾波和相位補(bǔ)償電路中使用運(yùn)算放大器，并使用耐壓較高的CBB電容濾除交流信號(hào)中的諧波干擾，并補(bǔ)償濾波產(chǎn)生的相位移動(dòng)，輸出精度較高、溫度穩(wěn)定性高的過(guò)零信號(hào)。調(diào)相過(guò)零檢測(cè)電路使用比較器和CBB電容對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)節(jié)，以避免交流市電過(guò)零點(diǎn)的振蕩。將信號(hào)傳送給CPLD；斬波電路和續(xù)流電路使用IGBT進(jìn)行反向串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)斬波和續(xù)流的功能?？刂齐娐吠ㄟ^(guò)CPLD芯片，對(duì)采集的電壓、電流過(guò)零檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理后，按控制時(shí)序輸出PWM控制信號(hào)。如圖1所示。

圖1　交流斬波調(diào)壓系統(tǒng)框圖

交流斬波調(diào)壓是利用PWM控制技術(shù)，通過(guò)控制斬波電路中的電力電子器件的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)控制輸出電壓。開(kāi)關(guān)過(guò)程中把連續(xù)的正弦交流電的波形切割成離散的片段，這些離散的片段是一系列寬度相同的脈沖，但是脈沖的頂部的形狀跟隨交流電的變化而變化。PWM控制就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的控制技術(shù)，即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要的波形。其波形如圖2所示。

圖2　交流斬波原理圖

如圖2所示，斬波電路的輸入為50 Hz的交流市電，使用高頻脈沖對(duì)其進(jìn)行制得到一系列脈沖寬度恒定，脈沖頂部按正弦規(guī)律變化的脈沖。設(shè)調(diào)制脈沖序列p（t）的頻率為F。周期T=1/F，占空比為A。對(duì)輸出U0進(jìn)行傅里葉變換。

對(duì)p（t）進(jìn)行傅里葉變換可得，

令ωp=2π/T，設(shè)市交流電Ui=Umsinωt

由上面的公式可以知道，經(jīng)過(guò)交流斬波之后的輸出電壓中的基波頻率為50 Hz?；ǖ姆档扔谳斎腚妷旱姆党艘詳夭刂泼}沖的占空比。諧波幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基波成分。將輸出經(jīng)過(guò)濾波后就可以得到一個(gè)50 Hz的交流電壓。根據(jù)以上原理，改變斬波控制脈沖的占空比A就可以改變輸出電壓的幅值。

2　PWM硬件電路的設(shè)計(jì)與分析

斬控式交流調(diào)壓變換器以其重量輕，體積小，能耗低，易于控制等特點(diǎn)正逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)變壓器。眼下的任務(wù)是研究利用IGBT（型號(hào)為IRG4PH50KD耐壓1200V）器件組成逆變?nèi)貥颍⒗肐GBT的開(kāi)通與關(guān)斷來(lái)控制整個(gè)PWM的斬波過(guò)程，本文的主電路設(shè)計(jì)使用單相交流斬波調(diào)壓電路，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　單相交流斬波調(diào)壓電路

圖3中IGBT器件T1和T2反相串聯(lián)，每個(gè)IGBT反向并聯(lián)一個(gè)二極管，構(gòu)成斬波電路；T3和T4反相串聯(lián)，并反相并聯(lián)一個(gè)二極管，構(gòu)成續(xù)流電路。斬波電路和續(xù)流電路構(gòu)成了完整的單相交流斬波調(diào)壓電路。斬波電路的輸出經(jīng)過(guò)LC濾波網(wǎng)絡(luò)向負(fù)載供電。其中斬波電路整體可以看做一個(gè)可控開(kāi)關(guān)，續(xù)流電路同樣可以看做一個(gè)可控開(kāi)關(guān)。

2.1濾波電路和保護(hù)電路設(shè)計(jì)

電力電子器件所在的主電路一般都是大功率電路，本研究中的交流斬波電路連接在220 V城市電網(wǎng)中，將電網(wǎng)電能處理后供給負(fù)載。交流斬波電路中du/dt和di/dt相對(duì)比較大，很容易出現(xiàn)過(guò)電壓和過(guò)電流現(xiàn)象。電力電子器件能夠承受一定的斷態(tài)電壓、通態(tài)電流和通態(tài)di/dt，如果這些參數(shù)超過(guò)了電力電子器件的極限參數(shù)，就會(huì)導(dǎo)致電力電子器件不可逆轉(zhuǎn)的損壞。所以設(shè)計(jì)過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)電路是很有必要的。

如圖4所示，電容C為靜電感應(yīng)過(guò)電壓抑制電容，RC為浪涌過(guò)電壓抑制電路，RV為壓敏電阻起到過(guò)電壓抑制的作用，RCD為關(guān)斷過(guò)電壓抑制電路。電力電子器件在電路中要頻繁的開(kāi)通和關(guān)斷，在關(guān)斷過(guò)程中，電路中的電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓會(huì)加在電力電子器件兩端，電壓高于電力電子器件的極間擊穿電壓時(shí)就會(huì)導(dǎo)致電力電子器件擊穿損壞，因此設(shè)計(jì)RCD保護(hù)電路并聯(lián)在電力電子器件兩端，避免過(guò)電壓損壞電力電子器件。

圖4　保護(hù)電路設(shè)計(jì)

由前文中的交流斬波原理分析可知，交流斬波電路送出的交流電含有很大成分的諧波，是不能向負(fù)載直接供電的，所以要設(shè)計(jì)濾波電路。電力電子主電路功率比較大，常用的濾波方法為L(zhǎng)C濾波電路，這種濾波電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，能量損耗在理論上為零，所以比較適合大功率的變電電路。LC濾波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5所示，設(shè)濾波網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓為U1，輸出電壓為U0。

圖5　LC濾波電路

3　CPLD控制程序設(shè)計(jì)

由CPLD構(gòu)成的交流斬波控制系統(tǒng)首先需要采集過(guò)零檢測(cè)電路的信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算后進(jìn)行斬波功能，根據(jù)程序產(chǎn)生的占空比變化PWM的控制信號(hào)，通過(guò)光隔芯片分別傳送給IGBT的控制端，控制斬波過(guò)程中IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷。文中采用Altera的EPM7128SLI84-10芯片，1 MHz的晶振，使用Quartus ii軟件進(jìn)行控制部分的設(shè)計(jì)，程序流程圖如圖6所示。

圖6　控制程序流程圖

STOP_ALL為手動(dòng)控制信號(hào)，CURR為電流過(guò)零檢測(cè)信號(hào)，VOL為電壓過(guò)零檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)上電后開(kāi)始判斷STOP_ALL信號(hào)，此信號(hào)由CPLD芯片外部獲得，來(lái)啟動(dòng)或者暫停程序運(yùn)行。啟動(dòng)后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，因?yàn)閯偵想姇r(shí)電路運(yùn)行不穩(wěn)定，如果立即進(jìn)入工作狀態(tài)會(huì)對(duì)設(shè)備有一定的損壞，所以經(jīng)過(guò)計(jì)數(shù)器的延時(shí)計(jì)數(shù)之后開(kāi)始斬波，是為了系統(tǒng)可以更好的運(yùn)行。計(jì)數(shù)結(jié)束后，斬波控制系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，其中一部分是PWM信號(hào)發(fā)生程序，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，可以輸出不同幅值的電壓。PWM信號(hào)是實(shí)現(xiàn)交流斬波調(diào)壓的最重要的因素，其頻率也決定了系統(tǒng)輸出的諧波含量，且可以通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)逐步調(diào)節(jié)PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)電壓變換軟過(guò)度，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。當(dāng)邏輯判斷程序和PWM信號(hào)發(fā)生程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)VOL和CURR同時(shí)為1時(shí)正向斬波，正向續(xù)流電路導(dǎo)通，送給正向續(xù)流電路的信號(hào)始終為1，若同時(shí)為0時(shí)反向斬波，反向續(xù)流電路導(dǎo)通，送給反向續(xù)流電路的信號(hào)始終為1。當(dāng)電壓電流不同向時(shí)，雙向續(xù)流電路均關(guān)斷，斬波電路導(dǎo)通，送給正反向的斬波電路的信號(hào)同時(shí)為1，而送給正反向續(xù)流電路的信號(hào)同時(shí)為0，不進(jìn)行斬波。PWM信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的PWM信號(hào)的占空比可由撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行變換，控制輸出的PWM調(diào)制信號(hào)的占空比，從而控制輸出電壓的幅值，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的可調(diào)性和軟過(guò)度，當(dāng)調(diào)節(jié)的目標(biāo)電壓時(shí)，輸出恒定占空比的PWM控制信號(hào)，電路可穩(wěn)定的在目標(biāo)電壓安全運(yùn)行。

3.1斬波邏輯運(yùn)算設(shè)計(jì)

斬波控制的邏輯運(yùn)算部分目的是為了通過(guò)對(duì)過(guò)零檢測(cè)信號(hào)的邏輯運(yùn)算，找出主電路的電壓和電流的正向同向區(qū)域，反向同向區(qū)域和不同向區(qū)域，從而判斷是否進(jìn)行斬波和如何斬波，并且實(shí)現(xiàn)斬波信號(hào)的調(diào)制。程序設(shè)計(jì)使用quartus ii的圖形編寫的方法，主要設(shè)計(jì)部分如圖7所示。

圖7　斬波邏輯運(yùn)算設(shè)計(jì)

電流過(guò)零檢測(cè)信號(hào)和電壓過(guò)零檢測(cè)信號(hào)進(jìn)過(guò)觸發(fā)器濾波后進(jìn)行邏輯運(yùn)算，輸入一個(gè)高頻PWM調(diào)制信號(hào)，輸出分別控制正向斬波IGBT、反向斬波IGBT和續(xù)流電路IGBT。本次研究的主要原理是當(dāng)主電路的電壓和電流同為正向時(shí)，正向斬波電路的控制端接收PWM信號(hào)，正向續(xù)流電路導(dǎo)通，反向斬波電路與續(xù)流電路關(guān)斷，斬波電路正向斬波。同理，當(dāng)主電路電壓和電流同為反向時(shí)，反向斬波電路的控制端接收PWM信號(hào)，反向續(xù)流導(dǎo)通，正向斬波電路和續(xù)流電路關(guān)斷，斬波電路反向斬波。當(dāng)電壓與電流不同向時(shí)正向斬波電路和反向續(xù)流電路導(dǎo)通，正向續(xù)流電路和反向斬波電路關(guān)斷，不進(jìn)行斬波動(dòng)作，此時(shí)斬波電路等效為一根導(dǎo)線，不工作。

3.2PWM占空比控制設(shè)計(jì)

PWM控制信號(hào)的占空比決定這交流斬波調(diào)壓系統(tǒng)供電電壓和輸出電壓的比值。當(dāng)供電電壓一定的時(shí)候，控制PWM控制信號(hào)的占空比，就可以控制輸出電壓的大小。逐漸改變PWM控制信號(hào)的占空比的目的就是避免輸出電壓大范圍突變給負(fù)載造成損害。本次設(shè)計(jì)通過(guò)CPLD的程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。設(shè)計(jì)如圖8所示。

圖8　PWM占空比控制設(shè)計(jì)

如圖8輸入數(shù)字信號(hào)并由矢量信號(hào)控制，并通過(guò)多路器由逐個(gè)選通，計(jì)數(shù)器的輸出端的最高位為輸出的PWM信號(hào)。并且可以通過(guò)控制多路路由器選通的常數(shù)，將電壓電流相位進(jìn)行判斷后，按電流檢測(cè)非互補(bǔ)性控制方式生成控制IGBT開(kāi)通與關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，從而控制占空比的信號(hào)，控制PWM調(diào)制波的占空比，由軟件程序設(shè)定恒定值為各個(gè)檔位目標(biāo)電壓值與硬件上的撥碼開(kāi)關(guān)相結(jié)合，調(diào)節(jié)目標(biāo)電壓。

4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)采用金屬鹵化物燈和普通白熾燈并聯(lián)，負(fù)載功率最大為1 500 W，電源為220 V。此系統(tǒng)使用上文中闡述的方法。設(shè)計(jì)功率由電壓霍爾傳感器和電流霍爾傳感器所決定。過(guò)零檢測(cè)電路主要使用放大器和比較器構(gòu)成，電容使用特殊的CBB電容，改善電容的耐壓功能，使設(shè)備更加安全?？刂撇糠质褂肁ltera所生產(chǎn)的CPLD芯片EPM7128SLI84-10。芯片輸出控制信號(hào)經(jīng)過(guò)光隔芯片TLP250控制IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷。最后使用示波器測(cè)量交流斬波控制輸出的信號(hào)和最后經(jīng)過(guò)調(diào)壓得到的幅值。

通過(guò)運(yùn)用Quartus ii軟件對(duì)設(shè)計(jì)的CPLD控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，如圖9所示。

圖中的輸入信號(hào)V0L_CROSS_502和CURR_CROSS_503為電壓過(guò)零檢測(cè)電路和電流過(guò)零檢測(cè)電路送給CPLD的主電路電壓電流相位信號(hào)。CLKU為時(shí)鐘信號(hào)，TRI_3S為信號(hào)發(fā)生電路為CPLD提供的時(shí)鐘信號(hào)，STOP_ALL為負(fù)載啟動(dòng)檢測(cè)電路為CPLD提供的控制信號(hào)，SELK［3..0］為外電路給CPLD提供的交流斬波穩(wěn)調(diào)壓控制信號(hào)。O_505A，O_5O5B，O_510，O_513為CPLD芯片的輸出控制信號(hào)。0_505A控制正向斬波電路，O_5O5B控制反向斬波電路，0_510控制反向續(xù)流電路，0_513控制正向續(xù)流電路。實(shí)際設(shè)計(jì)中信號(hào)延遲電路的時(shí)鐘信號(hào)TRI_3S頻率很低，為系統(tǒng)提供長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘的延遲，在仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)為了仿真方便將TRI_3S設(shè)成高頻的時(shí)鐘信號(hào)，如圖中所示，延遲時(shí)間很短。同時(shí)為了分析不同情況下的斬波輸出控制信號(hào)，將電流和電壓的相位信號(hào)設(shè)計(jì)成在開(kāi)始時(shí)電流滯后于電壓，然后逐漸同相。從仿真圖中可以看出，從0時(shí)刻上電開(kāi)始，STOP_ALL為低電平延遲電路未啟動(dòng)，O_5O5A，O_，5O5B，0_510，0_513起始電平為0，這是因?yàn)镃PLD內(nèi)部的上電延遲電路阻止斬波電路導(dǎo)通，不向負(fù)載供電，但是這個(gè)延遲時(shí)間很短。結(jié)束后這時(shí)STOP_ALL仍為低電平斬波延遲電路未啟動(dòng)，不進(jìn)行斬波控制，O_5O5A和O_5O5B輸出高電平，0_510和O_513輸出低電平，斬波電路相當(dāng)于零線和火線向負(fù)載供電，不斬波。當(dāng)STOP_ALL從低電平跳變?yōu)楦唠娖胶?，斬波延遲電路開(kāi)始計(jì)數(shù)延遲，在計(jì)數(shù)延遲結(jié)束前，O_5O5A和 O_5O5B輸出高電平，0_510和O_513輸出低電平，斬波電路相當(dāng)于零線和火線向負(fù)載供電，不斬波。當(dāng)計(jì)數(shù)延時(shí)結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入斬波控制階段。

測(cè)試出的輸出信號(hào)如圖10所示。

圖9　CPLD控制時(shí)序仿真波形

圖10　交流斬波控制輸出

圖11　帶負(fù)載調(diào)壓波形

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，上電之后，兩種功率不同燈泡可正常啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)手動(dòng)觸發(fā)后，輸出電壓從220V逐漸降低到目標(biāo)電壓，如圖11所示。由撥碼開(kāi)關(guān)控制不同的檔位，不同檔位對(duì)應(yīng)不同的電壓幅值，變化過(guò)程平緩可以看到燈泡的亮度并不是瞬間變化而是逐漸變暗，實(shí)現(xiàn)了軟過(guò)度的目的，保證了設(shè)備的可靠性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行和反復(fù)上電實(shí)驗(yàn)，并未出現(xiàn)故障。燈泡也相對(duì)穩(wěn)定，未出現(xiàn)燈泡燈絲被燒斷的現(xiàn)象。由于在工作過(guò)程中IGBT會(huì)產(chǎn)生大量的熱，在加裝風(fēng)冷散熱裝置后，交流調(diào)壓系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間安全穩(wěn)定的工作。

5　結(jié)　論

本次研究的調(diào)壓方式在過(guò)零檢測(cè)電路中運(yùn)用了濾波檢測(cè)技術(shù)，易于濾除諧波干擾，提高了功率因數(shù)，同時(shí)避免了電壓過(guò)零信號(hào)和電流過(guò)零信號(hào)的相位延遲，避免斬波電路產(chǎn)生過(guò)零點(diǎn)震蕩所造成的主電路短路現(xiàn)象。

相對(duì)于傳統(tǒng)的晶閘管調(diào)壓設(shè)備，本次研究可以大大提高負(fù)載的功率，本縮小設(shè)備的體積，并明顯的降低了設(shè)備的制造和維護(hù)成本。使用撥碼開(kāi)關(guān)控制輸出目標(biāo)電壓的幅值，避免了在調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)的電壓過(guò)沖和過(guò)電流的現(xiàn)象，同時(shí)減小了調(diào)壓系統(tǒng)的能耗，減少了對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率污染和諧波干擾。具有負(fù)載照明的電壓恒定功能，延長(zhǎng)照明設(shè)備使用壽命2～3倍，最大節(jié)能可達(dá)40%。

研究當(dāng)中采用CPLD作為控制系統(tǒng)的核心，由于具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)崟r(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、信號(hào)檢測(cè)的控制制等保護(hù)功能以及輸出電壓的穩(wěn)定性避免了輸出電壓的激增對(duì)用電設(shè)備的危害，大大的降低了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電力電子元器件的開(kāi)關(guān)速度更快，會(huì)逐步降低對(duì)PWM調(diào)制信號(hào)的頻率限制，向著更高頻的方向發(fā)展，減小電流的紋波因數(shù)，降低對(duì)電網(wǎng)的污染，提高交流斬波調(diào)壓系統(tǒng)的功率和性能。也可以減小器件體積，較傳統(tǒng)變壓設(shè)備更簡(jiǎn)便，更人性化。

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Research of AC chopping PWM control technology

LEI Zhi-yong，ZHU Zhe，LEI Ming
（School of Electronic Information Engineering，Xi'an Technologicol University，Xi'an 710032，China）

With the development of power electronics technology，high-performance AC voltage regulator technology has been widely used.Base on the generation of high power electrical appliances means that the performance requirements of AC voltage regulation device are also improved，which makes AC voltage regulator device to develop high voltage and ultra large capacity. AC chopping circuit by using complex programmable logic device（CPLD）control word set pulse width modulation（PWM）of technical adjusting the duty cycle of the output signal to adjust the output voltage of the chopper circuit.Experimental verification of this technology by implementing a soft over-voltage purpose，and no short circuits，voltage overshoot and overcurrent phenomenon.Using this approach，essentially solves the traditional AC chopping circuit shorted，voltage overshoot and over-current phenomenon，extend the service life of electrical equipment for 2-3 times，the maximum energy saving can reach 40%.

AC chopping；pulse width modulation；soft excessive；short circuit；voltage overshoot；over current

TN7

A

1674－6236（2016）06-0056-05

2015-10-12稿件編號(hào)：201510063

陜西省教育廳產(chǎn)業(yè)化中試項(xiàng)目（2008JK0652）

雷志勇（1961—），男，陜西渭南人，碩士，教授。研究方向：計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)。