（电力电子技术）２００１年第１期２００１．２
一种用于静电除尘器的斩波控制交流调压电源
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西安交通大学王汝文苏丽花姚建军（西安７１００４９）
摘要：静电除ｍ是消除大气粉尘污染的重要设备，其供电电源对除尘器的工作效率和可靠性具有十分重要的意义。本文在分析比较现有静电除小崩供电电源电路方案的基础上。提出采用大功率ＩＧＢＴ的非互补交流谢ｌＩｉ器替代晶闸管相控交流谓压器，实现直流高压的控制。并分析了主电路和掩制电路结构的工作原理，给出了主电路仿真和实验系统模拟实验结果。
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叙词：静电除尘／斩控式交流调压非互补控制
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１引言
静电除尘器以其除尘效率高、运行费用相对低等特点，在减少排放到大气中的有害粉尘方面起着十分重要的作用，是当前使用较为广泛的一种环保设备。
根据除尘机理，静电除尘器的电极通常用高压直流电源供电，以产生吸收粉尘所需电晕的高压直流电场。实验证明，除尘效率随电极供电电压的上升而提高，电场内保持一定频率的火花闪络是保持除尘效率的必要条件。但电压过高，电场内会出现频繁的火花闪络，甚至产生电弧，这种情况必须避免。因此，静电除尘器通常有一个最佳工作电压。但随着气流和灰尘性质等固索的变化，这个电压常常有大的波动，必需加以控制［１］。在发生火花放大时，应能及时调整电源，避免电压继续升高，产生电弧。为此，静电除尘器用高压直流电源大多数是由可控交流电压经升压变换后再整流获得。
常见用于静电除尘器的可控交流电源有相控交流调压器、恒流源型电源和逆变器。逆变器采用全控开关器件，升压变压器体积小，可通过改变逆变开关导通占空比快速调整输出电压。这种电源对闪络反应快，但需附加为逆变器供电的整流装置，要求高频的高压整流元件。恒流源型电源体积大，动态响应特性差。这两种电源大多用于中、小功率静电除尘装置中。当前大功率静电除尘装置基本采用晶闸
管相控交流调压器经升压接流后获得，电路结构简单。但晶闸管是半控器件，一旦被触发，输出电压的调整至少要延迟到下半个电源周期，当系统发生闪络时。电压不能及时得到调整，容易产生电弧而导致电源过载甚至短路，且体积大。运行实践表明，这种静电除尘器电源中的快速熔断器和晶闸管损坏几率较大．频繁更换器件对装置的运行极为不利。此外．相控调压的电源电流和输出电压含有谐波．对电网和升压变压器造成谐波污染，并使装置功率因数降
低。
本文提出采用大功率ｌＧＢＴ的斩控式交流调压器，具有调节方便、动态响应快、对电网谐波污染小、装置功率因数较高等优点，用于静电除尘器高压直流电压的调节和控制，有更好的性能和应用前景。
２主电路结构及工作原理
图１为本文提出的斩波控制交流调压器主电路原理图，图中Ｖ”ＶＤｌ、Ｖ２和ＶＤ２构成双向斩波开
关．ＶＦＩ和Ⅵ）ｎ、ＶＲ和ＶＤｆ２构成双向续流开关。在
实际电路中，双向开关采用带有反并联二极管的单ＩＧＢＴ功率模块反向串联组成。这种连接，１ＧＢＴ与二极管特性配合好，并可减小引线电感对换流的影响。ｌｍＣ，ｆ和乙０ｆ、ｃｄ分别组成低通输入、输出滤波
器。
理想斩波控制方式下，每个开关周期中斩波开关和续流开关互补工作，输出电压为：
万方数据
６
（电力电子技术）２００１年第１期２００１．２
斩波开关导通”。２１０
ｆ“；
续流开关导通
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…
式中“，——输入电源屯压
对这种电压波形的傅里叶分析结果表明，除基波以外含有其它谐波，谐波频率在开关频率及其整数倍两侧±。。分布，开关频率越高，越容易滤波。经优化设计的滤波器滤波后，可认为输出电压仅含
有基波：
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（２）
式中
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图１斩控式交流调压主电路结构
３控制电路方案设计与工作原理
由于开关器件的开通和关断时间，斩波开关和续流开关互补控制的交流调压器换流过程中会出现电源短路，产生瞬时电流冲击，通常需设置换相死区时间。但这又可能造成换相死区时间内两个开关都不导通，使负载开路，在有电感存在的情况下，会产生瞬时电压冲击。为避免换相期间这两种共态运行所造成的瞬时电流或电压冲击，本电路采用有电压、电流相位检测的非互补控制方式。如图２所示，在ＲＬ负载下，这种非互补控制的斩波开关和续流开关门极驱动信号的时序配合及一个电源周期中输出电压的理想波形。
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图２带电流检测的非互补控制时序
由图可见，根据负载电压电流相位，一个电源工作周期可分为４个区间，一周期内各开关门极驱动
万
方数据状态如表所示。
表ＩＧＢＴ门极驱动状态表
表中…１＋——在该区间内门极施加驱动信号
“ｏ”——门极驱动信号封锁
“ｎ“Ｇ－一斩波开关和续流开关门极ＰＷＭ驱动信号
上述工作状态，可用逻辑表达式表示为：
ｆＶｌ＝“ｓ十“。ｉｏｌ“Ｇ
—
ｌＶ２＝“８＋“。ｉ０１“Ｇ
＜
（４）
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为保证电源满足静电除尘器负载特性的要求及运行可靠性，系统采用了图３所示的控制电路结构。
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图３电源控制电路结构图
由脉冲调制控制集成电路ＴＬＡ９４产生基本ＰＷＭ控制脉冲，脉冲宽度由ＰＩ调节器输出调节，以保证负载电压跟随给定。考虑到电源控制设备的配置形式，ＰＩ调节器可用电路板上的ＰＩＤ开关来选择模拟式或微机数字式。根据电源电压“、和流入输出端升压变压器初级的电流ｉ。的相位关系，脉冲时序分配及闪络控制环节按图２所示的控制时序输
出主电路各开关器件控制信号，经隔离驱动后送到各ＩＧＢＴ栅极；为在除尘器电极出现闪络时及时调整负载电压避免拉弧，闪络状态识别及处理环节根据负载电压和电流变化来确定是否产生闪络，并在出现闪络时立即封锁斩波开关栅极控制信号，同时使续流开关保持导通控制，经ｌＯｍｓ后。系统重新软起动，恢复运行。考虑到系统容量大，实际装置中ＩＧＢＴ拟选用１２００ｖ／６００Ａ单模块，驱动环节采用专用ＩＧＢＴ驱动模块，利用其降栅压软关断功能实
一种用于静电除尘器的斩波控制交流蠲压电源
７
现ＩＧＢＴ短路保护。
为避免全电压起动时开关器件过大的电流应力，电路设置了软起动环节，在任何给定状态下，保证脉冲占空比逐步上升，根据控制环节的配置和电源设备主电路的要求，可用Ｐ１Ｄ开关选择使用模拟式或数字式软起动。
电路中所用各种组合逻辑电路和时序逻辑电路全部采用了电可擦除可编程逻辑器件ＧＡＬ来实现其数字功能，使电路板元件和引线减少，电路结构简化，工作可靠性提高，调试方便、灵活。
开关损耗，对主开关的缓冲电路结构和参数进行了优化设计，并在此基础上，按实际系统的参数对电路作了ＰＳＰＩＣＥ仿真。结果表明，器件开通时的过电流幅值可小于１．５倍通态电流，开关过程中的电压、电流变化轨迹得到了明显改善，大大降低了开关损耗。有关缓冲电路优化问题，将在另文中讨论。
霸翠挈
根据上述分析和实验室负载条件，按实际负载图４单向斩控澍压实验电路
图５为实验系统的工作波形。相同电路条件下（１）加入输出滤波器后，电压电流波形接近理想（２）发生闪络后，系统能立即封锁输出１０ｍｓ，重（３）采用带电流检测的非互补控制方式，调压器电路分析、实验和仿真结果均显示，采用非互补为了抑制开关器件开通时电容器的放电电流及
万
方数据ｆ
２ｍＳ（ａ）
（ａ）滤波前硝压器输出电压和续流电路电流波形
（ｂ）滤波后输出电压和负载电流波形（ｃ）发生闪络封锁输出后恢复供电的过程
图５
实验室模拟装置系统工作波形
（电流波形由１ｎ串联电阻测得）
ｔａ）屯＿：『Ｉ＝关波形（ｂ）续流开关波形
图６实验室模拟装置中开关器件工作的实验结果
斩波控制交流调压器具有易滤波，输入电流相采用带电流检测的非互补控制方式，避免了调同时．续流开关不存在开环损耗。因此，当负载功率因数较高时。续流开关可不加缓冲电路。主开关缓５倍通态电流，改善开关过程中电压、电流变化
４仿真及实验结果分析
的１／１０容量建立了单相斩控式交流调压器实验模型，主电路如图４所示。实验参数：“，＝４０Ｖ，Ｒ。＝１８．３ｎ，Ｌｏ＝０．９４５ｍＨ，ｃｏｓｆ兰１，Ｃ，ｆ＝２．２ｐＦ，根据参考文献曙１挺出的滤波器优化算法，计算出滤波器参
数Ｌ。ｆ＝０．５ｍＨ，Ｃ。。＝２ｔ＊Ｆ。
开关器件工作的实验结果如图６所示，它与ＰＳＰＩＣＥ仿真结果（从略）基本一致。可以看出：
正弦波，改善了输出变压器的工作条件；
新经软起动后恢复正常供电，保证了对闪变的快速响应；
双向开关两端和输出电压均未出现互补控制下产生的关断过电压，开关器件开通时的过电流是缓冲电路中电容器放电形成的，续流电路电流在开关关断时出现的尖峰，是电源对缓冲电路中电容器充电造成的。
控制，在输出电压、电流极性相同时，续流电路中的开关器件无开关损耗；而在输出电压、电流极性相反时，斩波电路中的开关器件无开关损耗。考虑到实际系统功率因数较高，斩波开关可不加缓冲电路。
５结论
输出电压、电流好，对电源和输出变压器谐波污染小，输出动态响应快等优点，用于静电除尘器电源升压变压器一次供电以控制其高压直流输出电压，比晶闸管相控调压器有更多的优越性。
压器中主开关和续流开关换相过程引起的共态运行，开关器件无换相过电压，输出电压、电流极性相冲电路经院化设计后，可保证主开关开通过电流０、
于１轨迹，大大减小器件开关损耗。
两种功率ＭＥＳＦＥＴ的ｆｄ。模型的比较及修正
考察数据的拟合精度是否能够进一步提高，对Ｃｕｒ—ｆｌｅｅ模型进行了修正：
，ｄ。（Ｖ。，Ｖｄ）篇（Ｃｏ＋ＣｌＶｌ＋ＣｚＶｔ２＋
Ｃ３Ｖ１３）ｔａｎｈ（ａＶｄ）十ＧｏＶｄ
Ｖ。。＝９．３４６５Ｖ。Ｇｏ＝一５９．２１２３ｍｓ．计算的精度比未加修正的模型高，每个测量点其均方误差为１４５７１ｍＡ。。通过比较四种Ｊａｒ模型的拟合结果，发现
（１１）利用修正的Ｃｕｒｔｉｃｅ模型具有精度高，而Ｍａｔｅｒｋａ模型的精度相对最低，因为Ｍａｔｅｒｋａ模型保留了Ｃｕｒ—ｒｉｃｅ平方律模型的特征。
主要的修正在于增加了Ｇ。Ｖａ项，修正后的Ｃｕｒｔｉｃｅ模型求解结果如图５所示。
４结论
对于两种微波电路ＣＡＤ申常用的等效电路模型中的Ｊ。电流源模型，作了充分的研究，并在实际中，根据自制的功率ＣａＡｓＭＥＳＦＥＴ的特殊性，分别对于Ｍａｔｅｒｋａ模型和Ｃｕｒｔｉｃｅ模型作了一定的修正。通过比较发现修正的Ｃｕｒｔｌｃｅ模型最能够精确描述功率器件的Ｊ。与偏置之问的函数关系。这个模型
童
０
具有精度高、实用、收敛快、便于移植到ＣＡＤ中去。
目前，我们正在利用修正Ｃｕｒｔｉｃｅ模型进行大功率ＭＥＳＦＥＴ放大器的设计工作，且取得了很好的结
果。
参考文献
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ｖｄｓ，Ｖ
ｃｕｌｔｓ．１９８３．ＳＣ－１８：２１ｌ～２１３．
图５修正Ｃｕｒｔｉｅｅ模型结皋（＋测量值．一一模拟值）
拟合参数结果为：Ｃｏ＝１１２６．８２２３ｍＡ，Ｃｌ＝２４０１１０ｍＡ／Ｖ，Ｃ２＝一１０４１５ｍＡ／Ｖ２．Ｃ３＝２．１６６７×
１０～ｍＡ／Ｖ３．ｄ＝１．６４９６Ｖ～，口＝５．９６９７×１０１Ｖ，
作者简介
吴龙胜：男，１９６８年生．在读博士。主要从事半导体光电器件及真空微电子技术的研究。
收稿日期：２０００—０９—１２定稿日期：２０００—１２—１２
（上接第７页）
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葛良安等．斩波控制电力电子滤波器的参数优化中国电
作者简介
王汝文：士。１９４２年生，教授。主要从事电力电子技术应用和微机撞制及电器智能化领域的科研教学工作。
万方数据
一种用于静电除尘器的斩波控制交流调压电源
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
王汝文， 苏丽花， 姚建军西安交通大学,电力电子技术
POWER ELECTRONICS2001,35(1)13次
参考文献(2条)
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dldzjs200101003.aspx
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一种用于静电除尘器的斩波控制交流调压电源
ＡｎＡＣＶｏｌｔａｇｅＲｅｇｕｌａｔｏｒｗｉｔｈＣｈｏｐ—ｃｏｎｔｓ－ｏｌＵｓｅｄｆｏｒＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒｓ
西安交通大学王汝文苏丽花姚建军（西安７１００４９）
摘要：静电除ｍ是消除大气粉尘污染的重要设备，其供电电源对除尘器的工作效率和可靠性具有十分重要的意义。本文在分析比较现有静电除小崩供电电源电路方案的基础上。提出采用大功率ＩＧＢＴ的非互补交流谢ｌＩｉ器替代晶闸管相控交流谓压器，实现直流高压的控制。并分析了主电路和掩制电路结构的工作原理，给出了主电路仿真和实验系统模拟实验结果。
ＡｌＷｔｒａｅｔ：Ｔｈｅｄｅｅｔｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ（ＥＳＰ）ｉｓ
ｒｅｃｔｌｙ
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ｋｉｎｄｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｅｔｒｙＩｔｓｐｏｗｅｒｓｕｐｐｂ－ｄｉ．
Ａｎａｌｙｚｉｎｇ
ｒｅｇａｒｄｓｔｈｅｗｏｒｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｒｄｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ
ｏｆＥＳＰｓ．ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｐｒｏｐｏｓｅ
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ｓｅｌｌｅｎｌｅｓｏｆｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｅ
ｐｏｗｅｒｃｉｒｃｕｉｔｓ
ｎｅｗｓｉｎｇｅｐｈａｓｅＡＣｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｗｉｔｈｃｈｏｐ—ｃｏｎｔｒｏｌ
ｔｈｅ１３（２
ｎｏｎ—
ｓｕｐｐｌｙｏｆＥＳＰｉｎｓｔｅａｄｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｈａｓｅ‘ｃｏｎｔｍｌＡＣｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒ’ＴｈｅｎｅｗＡＣｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒａｄｏｐｔｓｔｈｅｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｗｉｔｈ
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ｄｅｔｅｃｔｏｒ
ｆｏｒｃｏｎｌｍｕｔａｔｌｏｎｂｅｔｗｅｅｎｍａｉｎｓｗｉｔｃｈｅｓａｎｄｆｒｅｅ．ｗｈｅｅｌｓｗｉｔｃｈｅｓＰｏｗ—
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ｔｈｉｓｐａｐｅｒＴｈｅｒｅ．ｓｕｉｔｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄＰＳＰＩＣＥｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
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ｃｈｏｐ－ｃｏｎｔｒｏｌ；ｎｏｎ－ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｃｏｎｔｒｏｌ
１引言
静电除尘器以其除尘效率高、运行费用相对低等特点，在减少排放到大气中的有害粉尘方面起着十分重要的作用，是当前使用较为广泛的一种环保设备。
根据除尘机理，静电除尘器的电极通常用高压直流电源供电，以产生吸收粉尘所需电晕的高压直流电场。实验证明，除尘效率随电极供电电压的上升而提高，电场内保持一定频率的火花闪络是保持除尘效率的必要条件。但电压过高，电场内会出现频繁的火花闪络，甚至产生电弧，这种情况必须避免。因此，静电除尘器通常有一个最佳工作电压。但随着气流和灰尘性质等固索的变化，这个电压常常有大的波动，必需加以控制［１］。在发生火花放大时，应能及时调整电源，避免电压继续升高，产生电弧。为此，静电除尘器用高压直流电源大多数是由可控交流电压经升压变换后再整流获得。
常见用于静电除尘器的可控交流电源有相控交流调压器、恒流源型电源和逆变器。逆变器采用全控开关器件，升压变压器体积小，可通过改变逆变开关导通占空比快速调整输出电压。这种电源对闪络反应快，但需附加为逆变器供电的整流装置，要求高频的高压整流元件。恒流源型电源体积大，动态响应特性差。这两种电源大多用于中、小功率静电除尘装置中。当前大功率静电除尘装置基本采用晶闸
管相控交流调压器经升压接流后获得，电路结构简单。但晶闸管是半控器件，一旦被触发，输出电压的调整至少要延迟到下半个电源周期，当系统发生闪络时。电压不能及时得到调整，容易产生电弧而导致电源过载甚至短路，且体积大。运行实践表明，这种静电除尘器电源中的快速熔断器和晶闸管损坏几率较大．频繁更换器件对装置的运行极为不利。此外．相控调压的电源电流和输出电压含有谐波．对电网和升压变压器造成谐波污染，并使装置功率因数降
低。
本文提出采用大功率ｌＧＢＴ的斩控式交流调压器，具有调节方便、动态响应快、对电网谐波污染小、装置功率因数较高等优点，用于静电除尘器高压直流电压的调节和控制，有更好的性能和应用前景。
２主电路结构及工作原理
图１为本文提出的斩波控制交流调压器主电路原理图，图中Ｖ”ＶＤｌ、Ｖ２和ＶＤ２构成双向斩波开
关．ＶＦＩ和Ⅵ）ｎ、ＶＲ和ＶＤｆ２构成双向续流开关。在
实际电路中，双向开关采用带有反并联二极管的单ＩＧＢＴ功率模块反向串联组成。这种连接，１ＧＢＴ与二极管特性配合好，并可减小引线电感对换流的影响。ｌｍＣ，ｆ和乙０ｆ、ｃｄ分别组成低通输入、输出滤波
器。
理想斩波控制方式下，每个开关周期中斩波开关和续流开关互补工作，输出电压为：
万方数据
６
（电力电子技术）２００１年第１期２００１．２
斩波开关导通”。２１０
ｆ“；
续流开关导通
¨）
…
式中“，——输入电源屯压
对这种电压波形的傅里叶分析结果表明，除基波以外含有其它谐波，谐波频率在开关频率及其整数倍两侧±。。分布，开关频率越高，越容易滤波。经优化设计的滤波器滤波后，可认为输出电压仅含
有基波：
“。＝Ｄ√２Ｕ。ｓｉｎｓｗｔ＝Ｄｕ。
（２）
式中
以——电源电压有效值
理骑
Ｄ——导通占宅比ｍ。——电源电压角频率
巩ｌ上Ⅷ２”１Ⅶ曲■，ｌ‘
｛ｏ“
ｖＤ，，蝴：，１
ｃ。ｆ上，，ｌ｜１｝
图１斩控式交流调压主电路结构
３控制电路方案设计与工作原理
由于开关器件的开通和关断时间，斩波开关和续流开关互补控制的交流调压器换流过程中会出现电源短路，产生瞬时电流冲击，通常需设置换相死区时间。但这又可能造成换相死区时间内两个开关都不导通，使负载开路，在有电感存在的情况下，会产生瞬时电压冲击。为避免换相期间这两种共态运行所造成的瞬时电流或电压冲击，本电路采用有电压、电流相位检测的非互补控制方式。如图２所示，在ＲＬ负载下，这种非互补控制的斩波开关和续流开关门极驱动信号的时序配合及一个电源周期中输出电压的理想波形。
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图２带电流检测的非互补控制时序
由图可见，根据负载电压电流相位，一个电源工作周期可分为４个区间，一周期内各开关门极驱动
万
方数据状态如表所示。
表ＩＧＢＴ门极驱动状态表
表中…１＋——在该区间内门极施加驱动信号
“ｏ”——门极驱动信号封锁
“ｎ“Ｇ－一斩波开关和续流开关门极ＰＷＭ驱动信号
上述工作状态，可用逻辑表达式表示为：
ｆＶｌ＝“ｓ十“。ｉｏｌ“Ｇ
—
ｌＶ２＝“８＋“。ｉ０１“Ｇ
＜
（４）
ＩＶＦｌ
２“５＋Ｕ
ｓＺＯＩ“Ｇ
ｌＶｒｚ２Ⅳｓ＋“ｓｉｏｌＵＧ
为保证电源满足静电除尘器负载特性的要求及运行可靠性，系统采用了图３所示的控制电路结构。
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１ＧＢＴ卜Ｈ
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各ＩＧＢＴ门扳状盎
图３电源控制电路结构图
由脉冲调制控制集成电路ＴＬＡ９４产生基本ＰＷＭ控制脉冲，脉冲宽度由ＰＩ调节器输出调节，以保证负载电压跟随给定。考虑到电源控制设备的配置形式，ＰＩ调节器可用电路板上的ＰＩＤ开关来选择模拟式或微机数字式。根据电源电压“、和流入输出端升压变压器初级的电流ｉ。的相位关系，脉冲时序分配及闪络控制环节按图２所示的控制时序输
出主电路各开关器件控制信号，经隔离驱动后送到各ＩＧＢＴ栅极；为在除尘器电极出现闪络时及时调整负载电压避免拉弧，闪络状态识别及处理环节根据负载电压和电流变化来确定是否产生闪络，并在出现闪络时立即封锁斩波开关栅极控制信号，同时使续流开关保持导通控制，经ｌＯｍｓ后。系统重新软起动，恢复运行。考虑到系统容量大，实际装置中ＩＧＢＴ拟选用１２００ｖ／６００Ａ单模块，驱动环节采用专用ＩＧＢＴ驱动模块，利用其降栅压软关断功能实
一种用于静电除尘器的斩波控制交流蠲压电源
７
现ＩＧＢＴ短路保护。
为避免全电压起动时开关器件过大的电流应力，电路设置了软起动环节，在任何给定状态下，保证脉冲占空比逐步上升，根据控制环节的配置和电源设备主电路的要求，可用Ｐ１Ｄ开关选择使用模拟式或数字式软起动。
电路中所用各种组合逻辑电路和时序逻辑电路全部采用了电可擦除可编程逻辑器件ＧＡＬ来实现其数字功能，使电路板元件和引线减少，电路结构简化，工作可靠性提高，调试方便、灵活。
开关损耗，对主开关的缓冲电路结构和参数进行了优化设计，并在此基础上，按实际系统的参数对电路作了ＰＳＰＩＣＥ仿真。结果表明，器件开通时的过电流幅值可小于１．５倍通态电流，开关过程中的电压、电流变化轨迹得到了明显改善，大大降低了开关损耗。有关缓冲电路优化问题，将在另文中讨论。
霸翠挈
根据上述分析和实验室负载条件，按实际负载图４单向斩控澍压实验电路
图５为实验系统的工作波形。相同电路条件下（１）加入输出滤波器后，电压电流波形接近理想（２）发生闪络后，系统能立即封锁输出１０ｍｓ，重（３）采用带电流检测的非互补控制方式，调压器电路分析、实验和仿真结果均显示，采用非互补为了抑制开关器件开通时电容器的放电电流及
万
方数据ｆ
２ｍＳ（ａ）
（ａ）滤波前硝压器输出电压和续流电路电流波形
（ｂ）滤波后输出电压和负载电流波形（ｃ）发生闪络封锁输出后恢复供电的过程
图５
实验室模拟装置系统工作波形
（电流波形由１ｎ串联电阻测得）
ｔａ）屯＿：『Ｉ＝关波形（ｂ）续流开关波形
图６实验室模拟装置中开关器件工作的实验结果
斩波控制交流调压器具有易滤波，输入电流相采用带电流检测的非互补控制方式，避免了调同时．续流开关不存在开环损耗。因此，当负载功率因数较高时。续流开关可不加缓冲电路。主开关缓５倍通态电流，改善开关过程中电压、电流变化
４仿真及实验结果分析
的１／１０容量建立了单相斩控式交流调压器实验模型，主电路如图４所示。实验参数：“，＝４０Ｖ，Ｒ。＝１８．３ｎ，Ｌｏ＝０．９４５ｍＨ，ｃｏｓｆ兰１，Ｃ，ｆ＝２．２ｐＦ，根据参考文献曙１挺出的滤波器优化算法，计算出滤波器参
数Ｌ。ｆ＝０．５ｍＨ，Ｃ。。＝２ｔ＊Ｆ。
开关器件工作的实验结果如图６所示，它与ＰＳＰＩＣＥ仿真结果（从略）基本一致。可以看出：
正弦波，改善了输出变压器的工作条件；
新经软起动后恢复正常供电，保证了对闪变的快速响应；
双向开关两端和输出电压均未出现互补控制下产生的关断过电压，开关器件开通时的过电流是缓冲电路中电容器放电形成的，续流电路电流在开关关断时出现的尖峰，是电源对缓冲电路中电容器充电造成的。
控制，在输出电压、电流极性相同时，续流电路中的开关器件无开关损耗；而在输出电压、电流极性相反时，斩波电路中的开关器件无开关损耗。考虑到实际系统功率因数较高，斩波开关可不加缓冲电路。
５结论
输出电压、电流好，对电源和输出变压器谐波污染小，输出动态响应快等优点，用于静电除尘器电源升压变压器一次供电以控制其高压直流输出电压，比晶闸管相控调压器有更多的优越性。
压器中主开关和续流开关换相过程引起的共态运行，开关器件无换相过电压，输出电压、电流极性相冲电路经院化设计后，可保证主开关开通过电流０、
于１轨迹，大大减小器件开关损耗。
两种功率ＭＥＳＦＥＴ的ｆｄ。模型的比较及修正
考察数据的拟合精度是否能够进一步提高，对Ｃｕｒ—ｆｌｅｅ模型进行了修正：
，ｄ。（Ｖ。，Ｖｄ）篇（Ｃｏ＋ＣｌＶｌ＋ＣｚＶｔ２＋
Ｃ３Ｖ１３）ｔａｎｈ（ａＶｄ）十ＧｏＶｄ
Ｖ。。＝９．３４６５Ｖ。Ｇｏ＝一５９．２１２３ｍｓ．计算的精度比未加修正的模型高，每个测量点其均方误差为１４５７１ｍＡ。。通过比较四种Ｊａｒ模型的拟合结果，发现
（１１）利用修正的Ｃｕｒｔｉｃｅ模型具有精度高，而Ｍａｔｅｒｋａ模型的精度相对最低，因为Ｍａｔｅｒｋａ模型保留了Ｃｕｒ—ｒｉｃｅ平方律模型的特征。
主要的修正在于增加了Ｇ。Ｖａ项，修正后的Ｃｕｒｔｉｃｅ模型求解结果如图５所示。
４结论
对于两种微波电路ＣＡＤ申常用的等效电路模型中的Ｊ。电流源模型，作了充分的研究，并在实际中，根据自制的功率ＣａＡｓＭＥＳＦＥＴ的特殊性，分别对于Ｍａｔｅｒｋａ模型和Ｃｕｒｔｉｃｅ模型作了一定的修正。通过比较发现修正的Ｃｕｒｔｌｃｅ模型最能够精确描述功率器件的Ｊ。与偏置之问的函数关系。这个模型
童
０
具有精度高、实用、收敛快、便于移植到ＣＡＤ中去。
目前，我们正在利用修正Ｃｕｒｔｉｃｅ模型进行大功率ＭＥＳＦＥＴ放大器的设计工作，且取得了很好的结
果。
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图５修正Ｃｕｒｔｉｅｅ模型结皋（＋测量值．一一模拟值）
拟合参数结果为：Ｃｏ＝１１２６．８２２３ｍＡ，Ｃｌ＝２４０１１０ｍＡ／Ｖ，Ｃ２＝一１０４１５ｍＡ／Ｖ２．Ｃ３＝２．１６６７×
１０～ｍＡ／Ｖ３．ｄ＝１．６４９６Ｖ～，口＝５．９６９７×１０１Ｖ，
作者简介
吴龙胜：男，１９６８年生．在读博士。主要从事半导体光电器件及真空微电子技术的研究。
收稿日期：２０００—０９—１２定稿日期：２０００—１２—１２
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作者简介
王汝文：士。１９４２年生，教授。主要从事电力电子技术应用和微机撞制及电器智能化领域的科研教学工作。
万方数据
一种用于静电除尘器的斩波控制交流调压电源
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
王汝文， 苏丽花， 姚建军西安交通大学,电力电子技术
POWER ELECTRONICS2001,35(1)13次
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