CN102291005A - 一种交流斩波器 - Google Patents

Abstract

一种交流斩波器，连接于交流电源和负载电路之间，包括：开关组、电压极性检测器以及开关控制逻辑单元。其中，电压极性检测器连接于交流电源两端，用于开关切换状态时以便检测出斩波器输入交流电源的电压极性；开关控制逻辑单元接收电压极性检测器发来的电压极性信号，并根据电压极性信号向开关组发出不同的控制信号，以控制开关组的状态切换顺序，最终使电路在续流模式与有源模式之间相互转换。由于本发明的开关切换方法只在电路续流模式和有源模式进行转换时，开关组的状态才与输入交流电源电压极性信号有关，因此系统的安全可靠性高；而且，由于本方法的电压极性信号是非连续反馈到开关控制逻辑单元的，因此系统不容易产生振荡。

Description

一种交流斩波器

一、技术领域

本发明涉及一种交流变换器装置，特别是针对通过反馈交流电源电压极性来控制开关切换顺序实现功率转换的交流斩波器装置。

二、技术背景

相控整流技术作为一种比较成熟的交流调压技术，已在许多场合取代电磁类调压技术，获得了广泛应用。但是相控整流技术具有许多不可克服的缺陷，如受触发角影响功率因数较低、动态响应速度慢、输出低次谐波丰富以及严重的电网谐波电流污染等。近年来基于直流斩波器简单拓扑的交流斩波器成为了一个新的研究热点。交流斩波控制调压技术具有仅取决于负载的功率因数、动态响应速度快、线性调压范围宽以及输入输出易于滤波和波形高度正弦化等优点，可应用于大功率、快速调压等领域。

图1是一种现有的斩波器的电路示意图，开关K1、开关K2是一个全控开关器件，可以在任意时间开通和关断。电感L₀是储能器件，M为负载。当该斩波电路应用于DC/DC变换时，输入电压与输出电流极性均不发生变化。电路工作时，首先开关K1开通，同时开关K2关断，输入电源通过开关K1向L₀充电，i_L按指数曲线增大。然后开关K1关断，同时开关K2开通，电感L₀中的电流通过开关K2续流，i_L呈指数曲线下降。储能电感L₀越大，电流i_L的波动越小。在DC/DC变换中，为了简化电路，如图2所示，开关K2也可以是一个二极管D，二极管的阴极接到开关K1与储能电感L₀之间，二极管的阳极接输入电源的负极。这样，开关K1在开通对L₀充电时，二极管D反向偏置，没有电流流过二极管D。开关K1关断时，二极D管正向偏置，L₀中的电流通过二极管D续流。直流斩波电路的工作波形如图3所示。

直流斩波器是工作在输入电压和输出电流的一个象限中。将斩波器应用于AC/AC变换时，需要斩波器工作在输入电压与输出电流的四个象限中，使用的开关必须是双向的，这就需要更复杂的拓扑结构和开关控制方法。目前交流斩波器已经有很多拓扑结构和控制方法。图4所示的电路拓扑就是一种比较受欢迎的交流斩波器拓扑。交流斩波器的调压对象是交流电压，为了能在电压的正负半波都进行调制，开关必须是双向可控的。图4中，开关S1、开关S2、开关S3、开关S4为单向开关，它们分别由一个IGBT和一个二极管组成，二极管并联于IGBT的集电极和发射极之间，二极管的阴极与IGBT的集电极连接，这一端定义为开关的阴极；二极管的阳极与IGBT的发射极连接，这一端定义为开关的阳极。那么，开关就可以控制从阴极到阳极方向的电流导通和关断，而开关从阳极到阴极方向由于并联了二极管，电流在这个方向始终导通，因此称它们为单向开关。图4中，由开关S1与开关S4组成一对双向开关T1，由开关S2与开关S3组成一对双向开关T2。其中开关S1的阳极与开关S2的阴极相连；开关S4的阳极与开关S3的阴极相连；开关S1和开关S4的阴极接输入电压源，电感的一端接向开关S1的阳极，电感的另一端接在负载M上，电感和负载部分称为负载电路，负载M的另一端与开关S4的阳极连接，开关S1的阳极和开关S4的阳极为斩波器输出端。当开关S1与开关S4导通时，电路工作在有源模式，根据电路电流的方向，或交流电源向负载电路充电或者负载电路向交流电源馈电，电路简化图如图5(a)所示。当开关S2与开关S3导通时，电路工作在续流模式，电感通过负载续流放电，电路简化图如图5(b)所示。如果采用某种开关控制策略，使电路在有源模式和续流模式之间切换时，就实现了对输入电压的斩波调压。

电路从有源模式转换为续流模式时，需要在关断T1的同时，开通T2。但是，由于实际的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)并非理想开关，在IGBT开通时会存储大量电荷，存储的电荷在IGBT关断复位时会需要一定的时间，当一个控制信号使一个IGBT截止同时使另一个IGBT导通时，被实施截止的IGBT中的电流就会再持续一段时间，这样就会发生T1和T2同时导通而使电路短路的情形，会造成IGBT的损坏。为了防止这种情况的发生，在从图5(a)模式直接转到图5(b)状模式时，需要插入一小段时间使T1、T2都关断，这段时间被称为“死区时间”。但是，T1和T2同时关断会带来另外一个问题，就是电路中电感电流会失去回路，电感两端会产生可能使IGBT损坏的尖峰电压，一般通过缓冲电路抑制电压尖峰，或筘位电路将尖峰电压箝位，也因此而带来了缓冲电路损耗，或筘位功率损耗，这种损耗随着开关频率的增高成线性增长，并随着电压和电流的增大成指数型增长。因此，这种方法只适用于中、小功率阻性负载交流调压领域。

在专利公开号为CN1967994A的专利中讨论了一种与图4类似的交流斩波器拓扑结构，这种方法可以避免插入死区时间，但电路中每个开关与一个二极管串联，电路电流始终要流经开关中的串联二极管，系统损耗大大增加。

另外，在“Noveltopologies of AC chopper”一文中介绍了一种与图4类似的交流斩波器拓扑。该文章根据输入电源电压的极性，采取以下开关策略：在输入电源电压正半周期，即输入交流电源与开关S1连接的一端为正极，开关S3、S4一直导通，开关S1、S2按照某一固定占空比的PWM信号调制开通，其中当一个开关开通时，另一个则关断；在输入电源电压的负半周期，开关模式与之相反。在这种开关控制方法中，电流回路是始终存在的。因此不需要加缓冲电路或电压箝位电路，在输入电源电压正半周期内，电路分三种工作模式：有源模式、死区时间模式、续流模式。关于这几种工作模式的具体介绍，请参考原文。

专利公开号为CN1410855A的专利使用与上述方法类似的基于输入电压极性检测的斩波器开关控制策略。

然而，这种基于输入电源电压极性检测的开关控制策略也存在着一些不足之处。在实际应用中，特别是应用在快速调压领域时，输入电压的波形会受到电压瞬变和谐波的影响而产生较大畸变，如图6所示。此外，为了避免谐波对电压极性检测器的干扰，在检测电压前需要对被测电压进行滤波，这样电压极性检测器的输出又会产生一个滤波延时问题，同时电压极性检测器本身也是有延时的，因此电压极性检测器的输出就会产生一个不可避免的延时，如图6中的t所示。延时时间t会导致电压极性的检测错误。因此，在实际应用中，电压过零点的检测不是一件很容易的事情，很容易发生电压极性检测错误。在电压极性检测错误时，输入交流电源就会形成短路，如图7所示。由于上述的这种开关控制策略始终保持三个开关导通，因此任何时候的电压极性检测错误都会导致交流电源侧短路。因此，这种开关控制策略对电压极性检测的准确性要求很高。而且，这种开关控制策略由于需要连续的将电压极性信号反馈到开关控制器中，交流电源电压在过零点处的波动很容易引起系统的振荡，控制系统的稳定性较差。图8显示了这种开关控制策略的反馈控制方式。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非连续的电压极性检测的交流斩波器装置，斩波器在工作过程中只在有源模式和续流模式之间切换时，才获取电压极性信息。当电路完全进入有源或续流模式时，开关的状态与输入电源电压极性无关，增强了系统的稳定性，同时减小了输入电源短路的可能性。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明的交流斩波器装置，连接于交流电源1和负载电路8之间，其中包括多个开关的开关组；

所述开关组包括第一单向开关S1、第二单向开关S2、第三单向开关S3、和第四单向开关S4；第一单向开关S1和第四单向开关S4组成双向开关T1，第二单向开关S2和第三单向开关S3组成双向开关T2；其中开关S1的阳极与开关S2的阴极相连，开关S2的阳极与开关S3的阳极的相连，开关S3的阴极与开关S4的阳极相连；其中每一个单向开关分别包括一个开关管和一个二极管，所述二极管并联于所述开关管的集电极和发射极之间，所述二极管的阴极与所述开关管集电极连接，这一端为所述开关的阴极；所述二极管的阳极与所述开关管发射极连接，这一端为所述开关的阳极；

所述交流斩波器装置还包括：电压极性检测器6和开关控制逻辑单元7，其中，电压极性检测器6连接于所述交流电源1两端，用于在开关切换状态的时刻检测出所述交流电源的电压极性；开关控制逻辑单元接收所述电压极性检测器发来的电压极性信号，并根据所述电压极性信号向所述开关组的多个开关发出不同的控制信号，以控制所述多个开关的导通顺序，最终使电路在续流模式与有源模式之间相互转换，并且所述电路的两种工作模式相互转换时没有所述负载电路8中的电流失去回路和所述交流电源1短路的情况发生；

在开关控制逻辑单元7的控制下，所述交流电源1、所述双向开关T1和所述负载电路8构成第一回路，当第一单向开关S1和第四单向开关S4开通，第一回路导通时，电路工作在有源模式；所述双向开关T2、和所述负载电路8构成第二回路，其中所述负载电路8包括电感部分，当第二单向开关S2和第三单向开关S3开通，第二回路导通时，负载电路8与交流电源1断开，由于负载电路8中含有电感，负载电路8中电流不会马上消失，电路工作在续流模式；根据电压极性信号来控制多个开关的开通顺序的开关切换方法能保证所述第一回路和所述第二回路至少有一个是导通的，即电路或者工作在有源模式或者工作在续流模式。

所述开关管可以是双极型晶体管、绝缘栅双极型晶体管、金属氧化物场效应管晶体管、磁控管、或门控断流器中的一种。

所述开关控制逻辑单元7对所述开关组的控制包括以下模态：

根据电压极性检测器6的输出信号，当所述交流电源1与所述第一单向开关S1连接的一端为正极时，电路从续流模式转换到有源模式开关按照以下模态转换顺序进行：

第1模态：所述第一单向开关S1和第四单向开关S4关断，第二单向开关S2和第三单向开关S3开通，所述第二回路导通，电路处于续流模式；

第2模态：所述第四开关S4关断，第一单向开关S1、第二单向开关S2和第三单向开关S3开通，所述第二回路导通即电路工作在续流模式，当所述负载电路8中电流使与第四开关S4相并联的二极管正向偏置时，所述第一回路也导通即电路工作在有源模式；

第3模态：所述第三单向开关S3和第四单向S4关断，第一单向开关S1和第二单向开关S2开通，根据所述负载电路8中电流的方向，所述第一回路和所述第二回路中有一个导通，即电路或者工作在有源模式或者工作在续流模式；

第4模态：所述第三单向开关S3关断，第一单向开关S1、第二单向开关S2和第四单向开关S4开通，所述第一回路导通即电路工作在有源模式，当所述负载电路8中电流使与第三开关S3相并联的二极管正向偏置时，所述第二回路也导通即电路工作在续流模式；

第5模态：所述第二单向开关S2和第三单向开关S3关断，第一单向开关S1和第四单向开关S4开通，只有所述第一回路导通，电路工作在有源模式；

当所述交流电源1与所述第一单向开关S1连接的一端为正极时，电路从有源模式转换到续流模式开关按照上述相反的模态转换顺序进行：第5模态、第4模态、第3模态、第2模态、第1模态；

根据电压极性检测器6的输出信号，当所述交流电源1与所述第四单向开关S4连接的一端为正极时，电路从续流模式转换到有源模式开关按照以下模态转换顺序进行：

第6模态：所述第一单向开关S1和第四单向开关S4关断，第二单向开关S2和第三单向开关S3开通，所述第二回路导通，所述电路处于续流模式；

第7模态：所述第一开关S1关断，第二单向开关S2、第三单向开关S3和第四单向开关S4开通，所述第二回路导通即电路工作在续流模式，当所述负载电路8中电流使与第一开关S1相并联的二极管正向偏置时，所述第一回路也导通即电路工作在有源模式；

第8模态：所述第一单向开关S1和第二单向开关S2关断，第三单向开关S3和第四单向S4开通，根据所述负载电路8中电流的方向，所述第一回路和所述第二回路中有一个导通，电路或者工作在有源模式或者工作在续流模式；

第9模态：所述第二单向开关S2关断，第一单向开关S1、第三单向开关S3和第四单向开关S4开通，所述第一回路导通即电路工作在有源模式，当所述负载电路8中电流使与第二开关S2相并联的二极管正向偏置时，所述第二回路也导通即电路工作在续流模式；

第10模态：所述第二单向开关S2和第三单向开关S3关断，第一单向开关S1和第四单向开关S4开通，只有所述第一回路导通，所述电路工作在有源模式；

当所述交流电源1与所述第四单向开关S4连接的一端为正极时，电路从有源模式转换到续流模式开关则按照上述相反的模态转换顺序进行：第10模态、第9模态、第8模态、第7模态、第6模态。

本发明的斩波器装置所采用的开关切换方法与现有的斩波器装置开关切换方法相比，有着明显的优点：1、由于本发明的交流斩波器只在开关切换状态时刻检测输入交流电源1电压极性，因此输入交流电源1电压极性信号是非连续反馈到开关逻辑控制单元7，系统不容易产生振荡。2、当电路完全工作在有源模式或续流模式时，开关的状态与输入交流电源1电压极性无关，提高了系统的可靠性。

四、附图说明

图1是现有的斩波电路原理图。

图2是现有的直流斩波器简化电路原理图。

图3是现有直流斩波器关键工作波形示意图。

图4是另一种现有交流斩波器的原理图。

图5是现有交流斩波器电感充电与续流状态示意图。

图6是现有斩波器实际输入电压波形示意图。

图7是一种现有开关控制策略在某种情况下产生输入电压短路时的示意图。

图8是一种现有的基于输入电压极性的开关控制策略的系统控制示意图。

图9是本发明的交流斩波器的结构示意图。

图10a～图10e是本发明的交流斩波器在输入交流电源1的电压正半周时，开关的工作状态示意图。

图10f～图10j是本发明的交流斩波器在输入交流电源1的电压负半周时，开关的工作状态示意图。

图11a是本发明的交流斩波器在输入交流电源1的电压正半周时，开关的控制时序图。

图11b是本发明的交流斩波器在输入交流电源1的电压负半周时，开关的控制时序图。

五、具体实施方式

以下参照附图对本发明的交流斩波器装置及其斩波方法进行详细说明。首先必须声明的是，虽然本发明以下面的实施例进行说明，但是不能以本实施例对本发明进行限制性解释，除以下的特殊说明外可以在权利要求书的范围内实施本发明。

图9是一个优选实施例，交流电源1用于向负载电路8供电，负载电路8包括电感部分。交流斩波器连接于交流电源1和负载电路8之间，其中包括开关组，开关组由开关S1、开关S2、开关S3、开关S4组成。开关S1、开关S2、开关S3、开关S4分别采用IGBT和二极管反并联组成，二极管并联于IGBT的集电极和发射极之间，二极管的阴极与IGBT的集电极连接，称这一端为开关的阴极；二极管的阳极与IGBT的发射极连接，称这一端为开关的阳极。其中开关S1的阳极与开关S2的阴极连接；开关S4的阳极与开关S3的阴极连接；开关S1和开关S4的阴极连接输入交流电源1。那么，开关就可以控制从阴极到阳极方向的电流开通和关断，而开关从阳极到阴极方向由于并联了二极管，电流在这个方向始终导通，因此称它们为单向开关。

负载电路8与开关组连接，在开关组的控制下，电路工作可分为两种模式：有源模式和续流模式。当开关S1和开关S4开通时，定义为有源模式，能量由交流电源流向负载还是由负载反馈回交流电源取决于负载电路8中电流的方向。当交流电源1连接开关S1阴极端为正极性时，即交流电源1的正半周内，交流电源1向负载电路8供电时，电流路径为：交流电源1→开关S1→负载电路8→开关S4→交流电源1，即图10a-10e中的电流i3；负载电路8向交流电源1馈电时，电流路径为：负载电路8→开关S1→交流电源1→开关S4→负载电路8，即图10a-10e中的电流i4。当交流电源1连接开关S4阴极端为正极性时，即交流电源1的负半周内，交流电源1向负载电路8供电时，电流路径为：交流电源1→开关S4→负载电路8→开关S1→交流电源1，即图10f-10j中的电流i4；负载电路8向交流电源1馈电时，电流路径为：负载电路8→开关S4→交流电源1→开关S1→负载电路8，即图10f-10j中的电流i3。开关S2和开关S3开通，定义为续流模式，电流路径根据负载电路8中电流方向而不同，有：负载电路8→开关S2→开关S3→负载电路8即图10a-10j中的电流i1；负载电路8→开关S3→开关S2→负载电路8即图10a-10j中的电流i2。电路的工作模式转换与开关组状态变化关系详见后述。

电压极性检测器6，其输入端与交流电源1并联连接，用来检测交流电源1的电压极性，输出端与开关逻辑控制单元7连接。

开关控制逻辑单元7接收电压极性检测器6发来的电压极性信号，然后生成不同的控制时序信号，用于控制开关组S1-S4的开通和关断顺序，详见后述。

为了便于说明开关时序与电路工作模式的对应关系，可以将开关组S1-S4分为两组：开关S1与开关S4组成一对双向开关T1，开关S2与开关S3组成一对双向开关T2。这样可定义：交流电源1、双向开关T1和负载电路8构成第一回路，第一回路导通时，电路工作在有源模式；而双向开关T2、负载电路8构成第二回路，第二回路导通时，电路工作在续流状模式。通过控制开关组的切换顺序，当电路在有源模式与续流模式之间转换时，本发明的开关切换方法能够保证电路中的电流不失去回路。

下面结合图10a-图10j和图11a、图11b来说明开关在切换时，电路工作在有源模式与续流模式之间的转换过程。其中图11a和图11b中开关在高电平时开通，低电平时关断。其中开关S1与开关S4组成一对双向开关T1，开关S2与开关S3组成一对双向开关T2，为了简化起见，T1和T2不再标注于图10a-图10j中；前面所述第一回路即图10a-图10j中开关S1、开关S4开通时，开关S1、开关S4与交流电源1和负载电路8构成的回路，第二回路即图10a-图10j中开关S2、开关S3开通时，开关S2、开关S3与负载电路8构成的回路。

当电压极性检测器6检测到输入交流电源1与开关S1连接的一端为正极时，规定输入交流电源1为正半周，电路工作模式从续流模式转换到有源模式开关按照以下模态转换顺序进行：

第1模态：如图10a所示，开关S1和开关S4关断，开关S2和开关S3导通，第二回路导通，此时负载电路中的电流按照i1或i2所示方向流动，电路工作在续流模式；

第2模态：如图10b所示，开关S4关断，开关S1、开关S2和开关S3开通，第二回路导通即电路工作在续流模式，此时负载电路8中的电流按照i1或i2所示方向流动，当负载电路8中电流使与开关S4相并联的二极管正向偏置时，负载电路8中的电流也可以按照i3所示方向流动即电路工作在有源模式，交流电源1向负载电路8供电；

第3模态：如图10c所示，开关S3和开关S4关断，开关S1和开关S2开通，负载电路8电流按照i1或i3所示方向流动，第一回路和第二回路中有一个导通即电路或者工作在有源模式，或者工作在续流模式；

第4模态：如图10d所示，开关S3关断，开关S1、开关S2和S4开通，所述第一回路导通即电路工作在有源模式，此时负载电路8中的电流按照i3或i4所示方向流动，交流电源1向负载电路8供电，或者负载电路8向交流电源1馈电，当所述负载电路8中电流使与开关S3相并联的二极管正向偏置时，负载电路8中的电流也可以按照i1所示方向流动即电路工作在续流模式；

第5模式：如图10e所示，开关S2和开关S3关断，开关S1和开关S4开通，只有所述第一回路导通即电路工作在有源模式，此时负载电路8中的电流按照i3或i4所示方向流动，交流电源1向负载电路8供电，或者负载电路8向交流电源1馈电；

在输入交流电源1电压方向相同的半个周期，电路工作模式从有源模式转换为续流模式则按照上述相反的模态转换顺序进行：第5模态、第4模态、第3模式、第2模态、第1模态；

总结上述开关模态转换过程，在输入交流电源1与开关S1连接的一端电压为正极性时的半周期内，电路工作模式从续流模式转换为有源模式时，开关按照图11a中a→b→c→d→e的顺序变换开关状态；电路工作模式从有源模式转换为续流模式时，开关按照图11a中e→d→c→b→a的顺序变换开关状态。这样在输入交流电源1电压方向相同的半个周期内，电路就在没有电流失去回路的情况下完成续流模式与有源模式之间的完整循环转换。

当电压极性检测器6检测到输入交流电源1与开关S4连接的一端为正极时，规定输入交流电源1为负半周，电路工作模式从续流模式转换到有源模式开关按照以下模态转换顺序进行：

第6模态：如图10f所示，开关S1和开关S4关断，开关S2和开关S3开通，所述第二回路导通，此时负载电路8中的电流按照i1或i2所示方向流动，电路工作在续流模式；

第7模态：如图10g所示，开关S1关断，开关S2、开关S3和开关S4开通，所述第二回路导通即电路工作在续流模式，此时负载电路8中的电流按照i1或i2所示方向流动，当负载电路8中电流使与开关S1相并联的二极管正向偏置时，负载电路8中的电流也可以按照i4所示方向流动即电路工作在有源模式，交流电源1向负载电路供电；

第8模态：如图10h所示，开关S1和S2关断，开关S3和开关S4开通，负载电路电流按照i2或i4所示方向流动，第一回路和第二回路中有一个导通即电路或者工作在有源模式，或者工作在续流模式；

第9模态：如图10i所示开关S2关断，开关S1、开关S3和S4开通，所述第一回路导通即电路工作在有源模式，此时负载电路8中的电流按照i3或i4所示方向流动，负载电路8向交流电源1馈电，或者交流电源1向负载电路8供电，当所述负载电路8中电流使与开关S2相并联的二极管正向偏置时，负载电路8中的电流也可以按照i2所示方向流动，电路工作在续流模式；

第10模态：如图10i所示，开关S2和开关S3关断，开关S1和开关S4开通，只有所述第一回路导通即电路工作在有源模式，此时负载电路8中的电流按照i3或i4所示方向流动，负载电路8向交流电源1馈电，或者交流电源1向负载电路8供电；

在输入交流电源1电压方向相同的半个周期，电路工作模式从有源模式转换为续流模式开关则按照上述相反的模态转换顺序进行：第10模态、第9模态、第8模式、第7模态、第6模态；

总结上述开关状态转换过程，在输入交流电源1与开关S4连接的一端电压为正极性时的半周期内，电路工作模式从续流模式转换为有源模式时，开关按照图11b中a→b→c→d→e的顺序变换开关状态；电路工作模式从有源模式转换为续流模式时，开关按照图11b中e→d→c→b→a的顺序变换开关状态。这样在输入交流电源1电压方向相同的半个周期内，电路就在没有电流失去回路的情况下完成续流模式与有源模式之间的完整循环转换。

由于本发明的交流斩波器装置开关切换方法只在电路工作在续流模式和有源模式进行转换时，开关组的状态才与输入交流电源1电压极性信号有关，因此系统的安全可靠性高；而且，由于本方法的电压极性信号是非连续反馈到开关控制逻辑单元的，因此系统不容易产生振荡。

虽然本发明已经参考其中的具体实施例进行了描述，但是本领域的技术人员仍然可进行很多变通和改进等等。只要不超出本发明精神，都应该在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种交流斩波器，连接于交流电源1和负载电路8之间，其中包括多个开关的开关组，开关组与所述交流电源1连接；

所述开关组包括第一单向开关S1、第二单向开关S2、第三单向开关S3、和第四单向开关S4；第一单向开关S1和第四单向开关S4组成双向开关T1，第二单向开关S2和第三单向开关S3组成双向开关T2；其中开关S1的阳极与开关S2的阴极相连，开关S2的阳极与开关S3的阳极的相连，开关S3的阴极与开关S4的阳极相连；其中每一个单向开关分别包括一个开关管和一个二极管，所述二极管并联于所述开关管的集电极和发射极之间，所述二极管的阴极与所述开关管集电极连接，这一端为所述开关的阴极；所述二极管的阳极与所述开关管发射极连接，这一端为所述开关的阳极；

其特征在于，所述交流斩波器装置还包括：电压极性检测器6和开关控制逻辑单元7，其中，电压极性检测器6连接于所述交流电源1两端，用于在开关切换状态的时刻检测出所述交流电源1的电压极性；开关控制逻辑单元7接收所述电压极性检测器6发来的电压极性信号，并根据所述电压极性信号向所述开关组的多个开关发出不同的控制信号，以控制所述多个开关的状态切换顺序，最终使电路在续流模式与有源模式之间相互转换，并且所述电路的两种工作模式相互转换时没有负载电路8中的电流失去回路和所述交流电源1短路的情况发生；

在开关控制逻辑单元7的控制下，所述交流电源1、所述双向开关T1和所述负载电路8构成第一回路，当第一单向开关S1和第四单向开关S4开通，第一回路导通时，电路工作在有源模式；所述双向开关T2和所述负载电路构成第二回路，其中所述负载电路8包括电感部分，当第二单向开关S2和第三单向开关S3开通，第二回路导通时，负载电路8与交流电源1断开，由于负载电路8中含有电感，负载电路8中电流不会马上消失，电路工作在续流模式；根据电压极性信号来控制多个开关的导通顺序的开关切换方法能保证所述第一回路和所述第二回路至少有一个是导通的，即电路或者工作在有源模式或者工作在续流模式。

2.如权利要求1所述的交流斩波器装置，其特征在于，所述开关管可以是双极型晶体管、绝缘栅双极型晶体管、金属氧化物场效应管晶体管、磁控管、或门控断流器中的一种。

3.如权利要求1所述的交流斩波器装置，其特征在于，所述开关控制逻辑单元7对所述开关组的控制包括以下模态：

根据电压极性检测器6的输出信号，当所述交流电源1与所述第一单向开关S1连接的一端为正极时，电路从续流模式转换到有源模式开关按照以下模态转换顺序进行：

第1模态：所述第一单向开关S1和第四单向开关S4关断，第二单向开关S2和第三单向开关S3开通，所述第二回路导通，电路处于续流模式；

第2模态：所述第四开关S4关断，第一单向开关S1、第二单向开关S2和第三单向开关S3开通，所述第二回路导通，即电路工作在续流模式，当所述负载电路8中电流使与第四开关S4相并联的二极管正向偏置时，所述第一回路也导通，即电路工作在有源模式；

第3模态：所述第三单向开关S3和第四单向开关S4关断，第一单向开关S1和第二单向开关S2开通，根据所述负载电路8中电流的方向，所述第一回路和所述第二回路中有一个导通，即电路或者工作在有源模式或者工作在续流模式；

第4模态：所述第三单向开关S3关断，第一单向开关S1、第二单向开关S2和第四单向开关S4开通，所述第一回路导通即电路工作在有源模式，当所述负载电路8中电流使与第三开关S3相并联的二极管正向偏置时，所述第二回路也导通即电路工作在续流模式；

第5模态：所述第二单向开关S2和第三单向开关S3关断，第一单向开关S1和第四单向开关S4开通，只有所述第一回路导通，电路工作在有源模式；

当所述交流电源1与所述第一单向开关S1连接的一端为正极时，电路从有源模式转换到续流模式，开关按照上述相反的模态转换顺序进行：第5模态、第4模态、第3模态、第2模态、第1模态；

根据电压极性检测器6的输出信号，当所述交流电源1与所述第四单向开关S4连接的一端为正极时，电路从续流模式转换到有源模式开关按照以下模态转换顺序进行：

第6模态：所述第一单向开关S1和第四单向开关S4关断，第二单向开关S2和第三单向开关S3开通，所述第二回路导通，所述电路处于续流模式；

第7模态：所述第一单向开关S1关断，第二单向开关S2、第三单向开关S3和第四单向开关S4开通，所述第二回路导通即电路工作在续流模式，当所述负载电路8中电流使与第一单向开关S1相并联的二极管正向偏置时，所述第一回路也导通即电路工作在有源模式；

第8模态：所述第一单向开关S1和第二单向开关S2关断，第三单向开关S3和第四单向开关S4开通，根据所述负载电路8中电流的方向，所述第一回路和所述第二回路中有一个导通，即电路或者工作在有源模式或者工作在续流模式；

第9模态：所述第二单向开关S2关断，第一单向开关S1、第三单向开关S3和第四单向开关S4开通，所述第一回路导通即电路工作在有源模式，当所述负载电路8中电流使与第二开关S2相并联的二极管正向偏置时，所述第二回路也导通即电路工作在续流模式；

第10模态：所述第二单向开关S2和第三单向开关S3关断，第一单向开关S1和第四单向开关S4开通，只有所述第一回路导通，所述电路工作在有源模式；

当所述交流电源1与所述第四单向开关S4连接的一端为正极时，电路从有源模式转换到续流模式，开关按照上述相反的模态转换顺序进行：第10模态、第9模态、第8模态、第7模态、第6模态。

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