1引言
目前，在各種交流穩(wěn)壓電源中，采用正弦能量分配技術(shù)的交流凈化電源是一種新型的技術(shù)先進(jìn)的穩(wěn)壓電源。其典型的實(shí)用電路簡(jiǎn)圖如圖1所示。
實(shí)際上，這種電路主要是通過(guò)改變晶閘管的觸發(fā)角θ，來(lái)改變A、B間的等效電感量，從而起到穩(wěn)定輸出電壓的作用。
在實(shí)際設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中，如果知道A、B間的等效電感隨觸發(fā)角θ的變化情況，對(duì)設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的電源是很有幫助的。為此，有必要分析一下A、B間的等效電感量是如何隨觸發(fā)角θ變化的。
圖1交流凈化電源典型實(shí)用電路
圖2等效電路示意圖
2等效電感的分析
將由電感L1和晶閘管構(gòu)成的串聯(lián)電路等效為可變電感L，如圖2所示。
設(shè)加在L1兩端的交流電壓為
uL=Umsinβ
則電感L1上的電壓波形uL1如圖3中實(shí)線所示。圖中θ為觸發(fā)角，在0～π之間變化。當(dāng)θ=0時(shí)，晶閘管完全導(dǎo)通；當(dāng)θ=π時(shí)，晶閘管完全截止。
uL1的表達(dá)式為，
現(xiàn)將uL1按傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)
(ancosnβ＋bnsinnβ)(1)
上式中
=0(n=0,1,2,…)
圖3電感L1上的電壓波形
圖4交流凈化電源去耦等效電路
故式（1）可表示為
（2）
上式中
(n=3,5,7,…)
n=1時(shí)，
(3)
在實(shí)際設(shè)計(jì)交流凈化電源時(shí)，由于對(duì)3次和5次諧波都加有濾波電路，而7次以上的諧波分量很小，所以在實(shí)際計(jì)算中，可以近似地將3次以上的諧波分量略去不計(jì)。故可近似認(rèn)為
uL1≈b1sinβ
又，由于IL1=IL，因此
即
則(4)
式（4）即為表征等效電感L與晶閘管觸發(fā)角θ之間關(guān)系的近似計(jì)算公式。
（編者注：此式與本刊總第11期有關(guān)文章中的推導(dǎo)結(jié)果不完全一致，設(shè)定的條件也不相同。）
3等效電感的實(shí)際應(yīng)用
知道了等效電感的近似計(jì)算公式，在實(shí)際設(shè)計(jì)交流凈化電源時(shí)，可將圖1等效為如圖4所示的去耦等效電路，使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。
用網(wǎng)絡(luò)分析法，可得如下方程
(5)
(6)
其中
而L與L1之間的關(guān)系由式（4）得出。
在負(fù)載為純阻性的情況下，有
將以上關(guān)系式代入式（5）、（6）可以求得，
(7)
由上式可知，要使輸出電壓保持穩(wěn)定，在參數(shù)L1、L2、L3、C及負(fù)載R確定的情況下，當(dāng)輸入交流電壓發(fā)生變化時(shí)，則Lx（實(shí)際上表現(xiàn)為晶閘管觸發(fā)角θ）亦相應(yīng)要發(fā)生變化。
在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)式（4）和式（7）選擇合適的晶閘管觸發(fā)角θ及參數(shù)L1、L2、L3、C，有助于設(shè)計(jì)出不同功率、不同穩(wěn)壓范圍的交流凈化電源，并使設(shè)計(jì)更加合理，更加穩(wěn)定可靠。
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
下面來(lái)驗(yàn)證式（4）的可行性
現(xiàn)對(duì)一實(shí)用的3kVA交流凈化電源進(jìn)行分析。該電源的主要參數(shù)為：
L1=60mH，L2=193mH，L3=21.4mH，C=20μF，R=16.1Ω，Uo=220V。
根據(jù)式（4）和式（7）可算出，Ui與θ之間的理論計(jì)算值如表1中上格所示。
利用同步示波器和調(diào)壓器，實(shí)測(cè)出Ui與θ之間的數(shù)據(jù)如表1中下格所示。
表1VI與θ的理論與實(shí)測(cè)值
| 198V | 220V | 253V | |
|---|---|---|---|
| 理論計(jì)算值 | 104° | 122° | 137° |
| 實(shí)測(cè)值 | 105° | 124° | 139° |
VI由表1可知，θ的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基本吻合，故等效電感L的計(jì)算公式（4）經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明是行之有效的。
5結(jié)語(yǔ)
運(yùn)用傅立葉級(jí)數(shù)，并結(jié)合實(shí)際情況，推導(dǎo)出了交流凈化電源中等效電感L和晶閘管觸發(fā)角θ之間的關(guān)系式，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。利用這個(gè)關(guān)系式，有助于設(shè)計(jì)出不同規(guī)格的交流凈化電源，并使設(shè)計(jì)更為合理可靠。