摘要：分析了单片机控制的交流调压器的电路组成、元件作用及电路工作原理，阐述了单片机控制的交流调压器的作用及优点。
关键词：交流调压；电网电压；谐波
目前，我国某些地区电网电压波动范围比较大，导致电网供电质量差。电网供电质量差对敏感性负载的影响很大，有可能导致系统有效数据丢失、通信中断和生产周期加长等严重后果。因此，调节电网电压使得用电设备处于理想运行状态，满足用电负载某些特殊要求，从而获得最大的技术经济效益是非常重要的。调节电网电压的电路，有相控式交流调压和开关型交流调压。相控式交流调压，当控制角增大时，功率因数减小，电流中谐波的幅值增大。开关型交流调压，输出电压和电流的谐波含量较高，需要较大容量的滤波环节，输入功率因数较低。下面分析单片机控制的交流斩波调压电路，以便与同仁共享。电路如图1所示。
1电路组成及作用
滤波元件：L1C1L2C2滤除输入电流、输出电压中的谐波分量。开关器件晶闸管：VD1VD2通过控制电路的控制，实现比输入电源高得多的周期性频率的导通和关断。交流电源：AC负载：R单片机为核心的控制电路：（图2）继电器输出的触发电路，配合电流、电压过零点检测电路，在单片机的控制下产生PWM脉宽调制信号触发晶闸管开关。同步电源经过一个比较器LM339转换成同相的方波送入控制芯片进行过零检测，并以此产生的信号作为触发脉冲电路的同步信号。控制芯片产生的触发脉冲通过光耦隔离、放大，由继电器输出加到晶闸管的门极(G)和阴极(K)。电压给定信号Uref与电压反馈信号Uf由Dspic30f6014a自带的12位A／D进行模数转换，单片机根据给定信号的大小(开环工作模式)或PID的输出量(恒流、恒压、恒功率工作模式)通过计算得到SCR的导通角来实现对主电路的调压。
2电路原理
开关器件晶闸管：VD1VD2的导通和截止，有单片机输出到触发极上的PWM信号决定。单片机作为控制核心，根据负载需要的交流电压值，计算出PWM占空比，产生PWM波形，通过驱动电路控制开关功率管的导通和截止，输出需要的交流电压，使其稳定工作在该工作点上。当负载发生变化或者其他干扰使输出电压发生变化时，该系统偏离原来的稳定工作点，此时，单片机计算实际输出电压与设定电压的偏差，然后根据PI控制算法进行偏差控制，适当的调整占空比的大小，修改PWM波形，使输出稳定在新的工作点上。通过数字控制技术，可以运用当今一些先进且成熟的控制策略从而实现良好的静、动态性能，具有精度高、开发周期短、良好的人机界面、并能实现通讯等许多优点，对于提高产品的性能，降低成本具有重大意义。
3电路优点
不易受电网电压影响，触发脉冲的对称较好，使输出负载电压正、负面积对称，无直流分量，且实时检测电路工作电压、电流值。开关频率足够高时，只要引入极小尺寸的输入、输出滤波器，就可以将输入电流、输出电压中的谐波几乎完全滤除。电源侧的功率因数总和负载侧相同。该触发器控制精度优于1℃，变压器次端电压变化率优于0．1V。根据按键设置，可工作在电流负反馈或电压负反馈方式下，具有完善的保护功能，可时时显示负载的工作电压、电流、故障状态等。提高了电路的性能，同时可用于其他需要交流调压、调功的场合，具有很好的性能。总之，单片机控制的交流调压技术作为一种高性能交流调压技术，符合电力电子技术高频化、高效化以及低污染的发展趋势，并将逐步取代晶闸管相控交流调压，新器件的发展将加速这一进程，其丰富的控制种类，多样的电子开关组合，为不同使用要求提供了高性价比产品，是一种经济型交流调压技术，具有很好的发展前景。
参考文献
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作者：张英 李苗在 单位：鹤壁职业技术学院机电工程学院
