CN102654778A - 相位控制型交流稳压电路 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种相位控制型交流稳压电路，提供一缓冲装置连接于变压器输入电源侧与变压器激磁侧，供输入电源于正半周及负半周激磁电流的飞轮路径，并通过一脉宽调变控制装置连接于变压器激磁侧的缓冲装置与供电系统的中性点之间，提供输入电源于每一半周内切换导通及关断数次的功能，使可变电压经平滑电感调节变压器的激磁电流波形更平顺，再经变压器调节输出侧电压达到稳压反应时间快及波形失真小的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种相位控制型交流稳压电路，尤指一种可于输入电源每一半周内快速多段脉宽调整的交流电压输出电路，可改善稳压设备体积大及笨重的缺点。
背景技术
近年来，因科技快速发展，各种电子仪器及精密设备的使用亦日渐普遍。由于这些设备仅能容许有限的输入电源的变动，例如电源电压过高可能造成用电设备损坏，或电压过低等用电不稳定的问题。在配电系统中每一馈线均有许多用户，当馈线上有重载投入或切离，即会造成因线路压降变化而导致邻近用电的电压不稳定。故交流稳压器即成为重要的电源质量改善设备。
请参照图1所示，现有相位控制型稳压器的切换开关93设于变压器9的激磁侧91；所述切换开关93为闸流体(SCR或TRIAC)组成，其闸流体切换导通方式仅能于每一半周内调整一次电压大小，故无法达到快速稳压及减少低谐波电流污染的目的，且需设计体积大和较为笨重的滤波设备。
发明内容
本发明一种相位控制型交流稳压电路，为克服现有电源稳压器于稳压过程中，会连带产生谐波电流反馈至供电系统，导致电源侧输入功率因子降低，且需另设计低阶次的谐波滤波器来改善输出电压的供电质量，终造成滤波器设备体积大且笨重的缺点。
为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：
本发明提供一缓冲装置连接于变压器输入电源侧与变压器激磁侧，变压器为自耦型变压器，所述缓冲装置具有两单向导通路径，其单向导通路径的导通方向互为相反且分别为一导通一关断状态，可提供变压器于正半周及负半周激磁电流的飞轮路径，所述单向导通路径为由至少一可控开关器及至少一单向导通器串联组成，所述单向导通器可由多个功率二极管连接组成；一脉宽调变控制装置连接于变压器激磁侧的缓冲装置与供电系统的中性点之间，所述脉宽调变控制装置为半导体双向切换导通开关，可提供输入电源于每一半周内切换导通及关断数次的功能，其脉宽调变控制装置可由四个为二极管的单向导通元件及一可控开关元件连接组成的半导体双向切换导通开关。运作时输入电源经缓冲装置的单向导通路径，并经由脉宽调变控制装置的双向切换开关于每一半周内切换导通及关断数次，将变压器激磁侧的电压调整成数段可变的电压，并经平滑电感的滤波作用，使变压器的激磁电流波形更平顺，再通过变压器来调节输出侧的电压，并通过一电感器及一电容器组成的低通滤波装置来滤除谐波改善输出电压波形的失真。
具体来说，本发明提供了一种相位控制型交流稳压电路，包括：一变压器，所述变压器接受输入电源；至少一低通滤波装置，接收经变压器的输出电源以滤除谐波；一缓冲装置，连接于变压器输入电源侧与变压器激磁侧，所述缓冲装置包括有两单向导通路径，其两单向导通路径的导通方向互为相反，其单向导通路径为由至少一可控开关器及至少一单向导通器串联组成；以及一脉宽调变控制装置，连接于变压器激磁侧的缓冲装置与供电系统的中性点之间，所述脉宽调变控制装置为可于输入电源每一半周内切换导通及关断数次的半导体双向切换导通开关。
本发明所述的相位控制型交流稳压电路，还包括有一平滑电感连接于变压器激磁侧与缓冲装置之间，可降低变压器输入电源的电流谐波及输出电源的电压谐波。
本发明所述的相位控制型交流稳压电路，其中所述变压器为自耦型变压器。
本发明所述的相位控制型交流稳压电路，其中所述低通滤波装置包括有一电感器及一电容器，所述电感器接受输出电源并经电容器滤除谐波。
本发明所述的相位控制型交流稳压电路，其中所述脉宽调变控制装置为由四个单向导通元件及一可控开关元件连接组成的半导体双向切换导通开关。
本发明所述的相位控制型交流稳压电路，其中所述单向导通元件为二极管。
本发明所述的相位控制型交流稳压电路，其中所述单向导通器为由多个功率二极管连接组成。
本发明在改良现有交流稳压设备，稳压调整反应时间不够迅速，及会产生谐波电流导致电源输入侧功率因子偏低的缺点。
本发明为一种相位控制型交流稳压电路，缓冲装置及脉宽调变控制装置对输入电源作控制，可提供快速稳压的效果，及输出电压波形失真度小，并能改善滤波设备体积大及笨重的缺点。
由上述说明，本发明具有下列各项有益效果：
1.采用脉宽调变控制方式，输出电压的波形失真度小。
2.输出电压瞬时调节速率反应快。
3.整体稳压设备体积小且重量轻。
4.降低反馈至供电系统的谐波电流污染。
附图说明
图1为现有相位控制型稳压器的电路图；
图2为本发明相位控制型交流稳压电路图；
图3为本发明输入电源电压于正半周的电流流向图；
图4为本发明输入电源电压于负半周的电流流向图；
图5为本发明脉宽调变控制装置与单向导通路径触发信号示意图；
图6为本发明变压器激磁电压及电流波形图；
图7为本发明低通滤波装置另一设置结构图。
具体实施方式
请参照图2所示，本发明相位控制型交流稳压电路有一变压器1、一低通滤波装置2、一缓冲装置3、一脉宽调变控制装置4及一平滑电感5其中：
一变压器1接受输入电源，其变压器1为具有负载侧线圈11及电源侧线圈12的共铁芯的自耦型变压器。
一低通滤波装置2，为接收经变压器1的输出电源，低通滤波装置2包括有一电感器21及一电容器22，所述电感器21接受输出电源并经电容器22滤除高频谐波以供应输出用电。
请参照图2及图5所示，一缓冲装置3，连接于变压器1输入电源侧13与变压器1激磁侧14，所述缓冲装置3包括有两单向导通路径31，其两单向导通路径31导通方向互为相反，且分别为一导通一关断状态，可提供变压器1于正半周6及负半周7激磁电流的飞轮路径，所述单向导通路径31为由至少一可控开关器311及至少一单向导通器312串联组成；单向导通器312可由多个功率二极管连接组成(图未示出)。
一脉宽调变控制装置4，连接于变压器1激磁侧14的缓冲装置3与供电系统的中性点(Neutral point)之间，所述脉宽调变控制装置4为由四个单向导通元件41及一可控开关元件42连接组成的半导体双向切换导通开关，可提供输入电源于每一半周内切换导通及关断数次的功能，单向导通元件41为二极管。
一平滑电感5连接于变压器1激磁侧14与缓冲装置3之间，使变压器1的激磁电流波形更平顺，并可降低变压器1输入电源的电流谐波及输出电源的电压谐波。
请参照图2所示，本发明于运作时输入电源经缓冲装置3的单向导通路径31，及经由脉宽调变控制装置4的半导体双向切换导通开关的功能于每一半周内切换导通及关断数次，将变压器1激磁侧14的电压调整成数段可变的电压，使可变电压经平滑电感5的滤波作用，让变压器1的激磁电流波形更平顺，再通过变压器1的电源侧线圈12耦合至负载侧线圈11，以调节变压器1输出电压，并由低通滤波装置2的电感器21及电容器22滤除高频谐波以供应输出用电；上述的脉宽调变控制装置4采用高频控制方式，使稳压调节反应时间快，且输出的电压波形失真度小，并可降低低通滤波装置2的体积及重量。请参照图3、5及图6所示，输入电源电压于正半周6时单向导通路径31提供的飞轮路径动作时序为S2，并经脉宽调变控制装置4连续导通及关断数次，将变压器1激磁侧14的电压调整成数段可变的电压，以达到变压器1的激磁电流为连续平顺及输出电压波形失真度小的目的，其脉宽调变控制装置4于输入电源的动作时序为S1；请参照图4、5及图6所示，若负半周7时单向导通路径31提供的飞轮路径动作时序为S3，并通过动作时序为S1的脉宽调变控制装置4的连续导通及关断数次，使变压器1激磁侧14的电压调整成数段可变的电压，以达快速调节稳压的目的。
请参照图7所示，本发明的低通滤波装置2的另一设置结构，其低通滤波装置2可仅连接于变压器1的负载侧线圈11。
Claims (7)
1.一种相位控制型交流稳压电路，其特征在于，包括：
一变压器(1)，所述变压器(1)接受输入电源；
至少一低通滤波装置(2)，接收经变压器(1)的输出电源以滤除谐波；
一缓冲装置(3)，连接于变压器(1)输入电源侧(13)与变压器(1)激磁侧(14)，所述缓冲装置(3)包括有两单向导通路径(31)，其两单向导通路径(31)的导通方向互为相反，其单向导通路径(31)为由至少一可控开关器(311)及至少一单向导通器(312)串联组成；以及
一脉宽调变控制装置(4)，连接于变压器(1)激磁侧(14)的缓冲装置(3)与供电系统的中性点之间，所述脉宽调变控制装置(4)为可于输入电源每一半周内切换导通及关断数次的半导体双向切换导通开关。
2.根据权利要求1所述的相位控制型交流稳压电路，其特征在于：还包括有一平滑电感(5)连接于变压器(1)激磁侧(14)与缓冲装置(3)之间，可降低变压器(1)输入电源的电流谐波及输出电源的电压谐波。
3.根据权利要求1所述的相位控制型交流稳压电路，其特征在于：所述变压器(1)为自耦型变压器。
4.根据权利要求1所述的相位控制型交流稳压电路，其特征在于：所述低通滤波装置(2)包括有一电感器(21)及一电容器(22)，所述电感器(22)接受输出电源并经电容器(21)滤除谐波。
5.根据权利要求1所述的相位控制型交流稳压电路，其特征在于：所述脉宽调变控制装置(4)为由四个单向导通元件(41)及一可控开关元件(42)连接组成的半导体双向切换导通开关。
6.根据权利要求5所述的相位控制型交流稳压电路，其特征在于：所述单向导通元件(41)为二极管。
7.根据权利要求1所述的相位控制型交流稳压电路，其特征在于：所述单向导通器(312)为由多个功率二极管连接组成。
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