新型高性价比互补开关分调式交流稳压技术

按此原理，我们研制开发成功一种高频电力电子互补式开关新技术。以此新方法研发的新型混合式开关（其核心高频电力电子互补式开关组件的电原理框图见图2，该组件简称CS）含两大新技术。其一是采用廉价的高频直流变换器与场控型电力电子开关器件作为CS的核心电路。高频直流变换器为成本最低的经改进的FLYBACK型变换器。场控型电力电子开关器件，如功率场效应管（MOSFET）驱动功率最小，保证了组件的微型化。高频开关变换器为电力电子开关器件提供可控的驱动电压源，开关变换器工作频率超过20kHz，即可控制的脉宽低于50μs；此外它具有工作效率高、体积孝重量轻、强弱电间电气隔离良好（使用高频变压器）、能适应接触器或继电器线圈工作电压不同条件且能加入稳压功能，保证电力电子开关器件有最合适的驱动信号。其二是电磁开关触点状态低成本实时采样新电路，该电路特点是不需外接电流互感器、光耦合器等零部件，在高频变压器上就可以实现对触点状态的实时快速采样。触点状态的实时快速检测就为控制电力电子开关的最佳互补工作创造了条件。这意味着在满足互补工作要求下，可以使电子开关的工作时间最短。控制电路由电子电路构成，它对电磁开关的激磁线圈电压及触点状态检测，自适应地确定电子开关的导通时间长短及电路接通或关断的时序关系，使得仅在电磁开关吸合接通或释放断开过渡期间才让电子开关导通，以保证电力电子开关器件有较短的导通时间，其余时间则处于待机节电状态。这一方面降低了电力电子开关损耗和该组件的功耗，提高了工作可靠性；另一方面降低了对电力电子开关器件功率容量与电流容量（I2t）的要求，这不但提高了器件的可靠性，而且也是降低成本之关键。电力电子开关的开关容量与I2t直接相关。对于以20ms定义开关容量的电力电子开关器件，当导通时间设定为4ms时，其耐浪涌电流能力将提高一倍以上。这意味着可以使用低一个档级的功率器件，而且可以不用或只用小容量的散热器。这是新型互补技术的独特优势，亦是该新技术有别于其它混合型互补式技术的一大特色；正是此特性才能使之有别于固态开关，从而确定了其应用领域。由于采用电子技术与高频电力电子技术使得组件功耗极小，工作电流亦很小，使得在励磁电压断开时为供给电力电子开关电能而要预先储能的问题易于解决，CS全部由电子元器件构成，除电力电子开关器件和极少数元件外，其它元器件均为小功率且在较低直流电压下工作，这就为CS组件的集成化奠定了基础，集成化将使该组件成本更低、体积更校因此，高频处理方式具备了实现互补式技术商品化的条件。表1为电子开关基本工作模式表，表2为三种工作模式下电子开关的控制信号要求，图3为电力电子开关器件的电路图，图4为其开关状态图。

3实验结果图2电子开关电路原理框图

以表1的控制方式，对CS组件进行严酷条件下

表1电子开关基本工作模式表

表2三种工作模式下电子开关的控制信号要求