CN102857118A - 一种调压稳压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于输变电领域的调压稳压装置，由主电路和控制电路两部分组成，所述主电路包括斩波器开关管V1-V4及其输出变压器Tr和输出滤波器、整流二极管VD1-D4，所述桥式斩波器开关管通过所述输出变压器Tr和输出滤波器次级串联于市电电源和负载之间；所述控制电路包括电压整流检测电路，比较电路，三角波发生器和状态切换触发电路。本发明可根据用户设置的参考电压，连续调节补偿电压的，能够在几十毫秒内完成电压幅值的调节补偿，在输入电压快速升高或下降时，能够迅速稳定输出电压，相对于传统机械式稳压器和无触点补偿式稳压器具有的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于输变电领域的调压稳压装置
背景技术
交流稳压电源形式有很多种。
机械补偿式稳压器主电路由补偿变压器TB和带有伺服电机及传动机构的接触式调压器TT组成。当输入电压UI变化时，控制电路发出控制信号，使碳刷在接触式调压器表面滑动，调节接触式调压器的输出电压，从而保持输出电压UO的稳定。机械补偿式稳压器具有较好的稳压精度，但由于其使用机械结构调整调压器的触头，所以存在响应慢、可靠性差、工作寿命短、需要大量维护工作等缺点。
无触点补偿式稳压器主电路由补偿变压器TB和通过可控硅切换抽头的自耦变压器TS组成。当输入电压UI变化时，控制电路发出控制信号，控制可控硅的通断，切换自耦变压器的抽头，从而改变补偿变压器输出补偿电压，保持输出电压UO的稳定。
由于使用半导体开关作为变压器抽头的切换装置，无触点补偿式稳压器大大提高响应速度，但是由于其采用切换自耦变压器固定抽头的方式调整补偿电压，使补偿电压只能分级调整，这样降低了稳压器的输出精度。如果要获得较高的稳压器精度，就必须增加自耦变压器的抽头数量，这将大大增加稳压器的成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种调压稳压装置，由主电路和控制电路两部分组成；
所述主电路包括斩波器开关管V1-V4及其输出变压器Tr和输出滤波器、整流二极管VD1-VD4，所述桥式斩波器主电路通过所述输出变压器Tr和输出滤波器次级串联于市电电源和负载之间；
所述输出滤波器包括电感CF和电容LF；
所述斩波器开关管V1和V2、V3和V4、整流二极管VD1和VD2、VD3和VD4分别两两串联，并联接入节点c和节点d，所述斩波器开关管V1和V3的阳极以及整流二极管VD1和VD3的阴极接于节点c，斩波器开关管V2和V4的阴极以及整流二极管VD2和VD4的阳极接于节点c；所述斩波器开关管V1和V2、V3和V4构成主所述主斩波器电路的第一桥臂和第二桥臂；
所述输出变压器和输出滤波器通过斩波器节点a和节点b，接入第一桥臂和第二桥臂；
取自稳压电源输出端的市电电源从节点e和节点f接入该电路，并通过整理二极管VD1或VD2为斩波器开关管V1-V4提供直流电源；
所述控制电路包括电压整流检测电路，比较电路，三角波发生器和状态切换触发电路；
所述电压整流检测电路并联于主电路的滤波器的电感LF上，所述电压整流检测电路、比较电路和状态切换触发电路串与所述依次串联，并通过状态切换电路再次接入主电路，控制桥式斩波器开关管V1-V4的开关，所述三角发生器从所述比较电路和状态切换触发电路之间接入电路。
进一步的，所述主电路上节点c和节点d之间并联直流电容Cd，所述直流电容器的阳极接于c，阴极接于d，所述直流电容Cd不具有直流滤波功能。
进一步的，所述斩波器开关管由一个整流二极管和一个IGBT(绝缘栅双极型功率管，Insulated Gate Bipolar Transistor)构成，所述整流二极管的阴极端对应于所述斩波器开关管的阳极端。
进一步的，所述控制电路上的状态切换触发电路包括一个在比较电路和桥式斩波电路之间串联入PMW(脉宽调制，Pulse Width Modulation)调制器，所述PMW调制器包括由相互并联的比较器U1和比较器U2，所述比较器U2还接有一个反相器。
本发明的调压稳压装置，可以根据用户设置的参考电压，连续调节补偿电压，能够在几十毫秒内完成电压幅值的调节补偿，在输入电压快速升高或下降时，能够迅速稳定输出电压，相对于传统机械式稳压器和无触点补偿式稳压器具有的优势。
附图说明
图1为本本发明调压稳压装置简化原理电路图；
图2为本本发明调压稳压装置主电路简化原理电路图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，本发明的为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1，图1为本发明简化原理电路图：
本发明的调压稳压装置，由主电路和控制电路两部分组成；
请参阅图1和图2，本发明的主电路包括桥式斩波器开关管V1-V4及其输出输出变压器Tr、输出滤波器、整流二极管VD1-D4和直流电容Cd，所述斩波器主电路通过输出变压器Tr和输出滤波器次级串联在市电电源和负载之间；
所述滤波器包括电容CF和电感LF；
所述桥式斩波器开关管V1和V2，V3和V4，整流二极管VD1和VD2、VD3和VD4分别两两串联，接入节点c和节点d，所述桥式斩波器开关管V1和V3的阳极以及整流二极管VD1和VD3的阴极接于节点c，桥式斩波器开关管V2和V4的阴极以及整流二极管VD2和VD4的阳极接于节点d，述斩波器开关管V1和V2、V3和V4构成主所述斩波器电路的第一桥臂和第二桥臂；
所述输出变压器和输出滤波器通过斩波器节点a和节点b，分别接入第一桥臂和第二桥臂；
所述主电路上节点c和节点d之间并联直流电容Cd，直流电容的阳极连接于c，阴极连接于d，所述直流电容Cd不具有直流滤波功能；
取自稳压电源输出端的市电电源从节点e和节点f接入该电路，通过整理二极管VD1或VD2为斩波器开关管V1-V4提供直流电源；
请参阅图1，所述控制电路包括电压整流检测电路，比较电路，三角波发生器、PWM调制器和状态切换触发电路；
所述电压整流检测电路并联于主电路的输出滤波器的电感LF上，所述电压整流检测电路、比较电路、PWM调制器和状态切换触发电路串依次串联，并由状态切换电路再次接入主电路，控制斩波器开关管V1-V4的开关，所述三角发生器从比较电路和状态切换触发电路之间的节点接入控制电路；所述状态切换触发电路还包括PMW调制器，所述PMW调制器包括相互并联的比较器U1和比较器U2，所述比较器U2还与一个反相器相连。
PWM斩波器式交流稳压电源工作原理如下：
请参阅图1，电路图中桥式斩波器开关管V1～V4并不是工作在逆变器状态，而是工作在斩波器状态。这是由它的PWM工作方式、直流电源电压波形和直流电容Cd值的大小及其功能来决定的。桥式斩波器的直流电压，不是通过电容Cd把整流电压滤波成恒定的平滑直流电压，而是仍然为单相桥式整流电压的波形。直流电容Cd不再具有直流滤波功能，而只是为了创造一个续流通路而设置的。对于感性负载，在一个斩波开关周期内续流的能量是很小的，所以Cd的值也很小，Cd的充放电速度很快，不会影响整流电压的上升或下降速度，使Cd上的电压与不滤波的整流电压波形相同。也就是说，由于电容的值很小，它只允许续流电流通过，不再具有直流滤波功能，因此对整流波形不产生影响。这就说明桥式斩波器是工作在PWM斩波器状态，而不是工作在逆变状态。
当市电电压波动时，通过对市电输入电压Us和滤波器电感LF上电压的整流检测电路，得到电压信号US，L，将US，L与基准参考电压进行ur比较，得到误差电压△U。当US，L＞ur时，即市电电压上波动时，得到+△U，+△U使PWM调制器中的比较器U2不能工作，只能使比较器U1工作，+△U通过与三角波uc在U1中进行比较，在+△U大于三角波的部分产生出PWM脉冲信号，此信号通过状态切换触发电路，对桥式斩波器中的V1-V4进行控制，在其输出变压器Tr次级产生负补偿电压-uco使负载电压UL＝Us-Uco＝ur，当Us，L＞ur时，即市电电压下波动时，得到-△U，-△U使PWM调制器中的比较器U1不能工作，只能使比较器U2工作，-△U通过反相器与三角波uc在U2中进行比较，在△U大于三角波部分产生出PWM脉冲信号，此信号通过状态切换触发电路对桥式斩波器中的V1～V4进行控制，在其输出变压器Tr次级产生正补偿电压+Uco使负载电压UL＝Us+Uco＝ur.
对市电电压的正、负补偿，是通过状态切换触发电路，切换桥式斩波器中V1～V4的工作顺序来实现的。如果对应于市电的正半周，即电流iL从e点流入，并经VD1整流时，是让V1及V4导通的，此时电流的流向为c→a→b→d，对应于市电的负半周，即电流iL从f点流入，并经VD3整流时，就会让V2及V3导通，此时电流流向为c→b→a→d，这是对就是对市电电压进行正补偿。，而电正半周让V2及V3导通，而市电负半周V1及V4导通，就是对市电电压进行负补偿。
本发明的调压稳压装置，可以根据用户设置的参考电压，连续调节补偿电压，能够在几十毫秒内完成电压幅值的调节补偿，在输入电压快速升高或下降时，能够迅速稳定输出电压，相对于传统机械式稳压器和无触点补偿式稳压器具有的优势。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (4)
1.一种调压稳压装置，由主电路和控制电路两部分组成；
其特征在于：所述主电路包括斩波器开关管V1-V4及其输出变压器Tr和输出滤波器、整流二极管VD1-D4，所述桥式斩波器主电路通过所述输出变压器Tr和输出滤波器次级串联于市电电源和负载之间；
所述输出滤波器包括电感CF和电容LF；
所述斩波器开关管V1和V2、V3和V4、整流二极管VD1和VD2、VD3和VD4分别两两串联，并联接入节点c和节点d，所述斩波器开关管V1和V3的阳极以及整流二极管VD1和VD3的阴极接于节点c，斩波器开关管V2和V4的阴极以及整流二极管VD2和VD4的阳极接于节点d；所述斩波器开关管V1和V2、V3和V4构成所主述斩波器电路的第一桥臂和第二桥臂；
所述输出变压器和输出滤波器通过斩波器节点a和节点b，接入第一桥臂和第二桥臂；
取自稳压电源输出端的市电电源从节点e和节点f接入该电路，并通过整理二极管VD1或VD2为斩波器开关管V1-V4提供直流电源；
所述控制电路包括电压整流检测电路，比较电路，三角波发生器和状态切换触发电路；
所述电压整流检测电路并联于主电路的滤波器的电感LF上，所述电压整流检测电路、比较电路和状态切换触发电路串与所述依次串联，并通过状态切换电路再次接入主电路，控制桥式斩波器开关管V1-V4的开关，所述三角发生器从所述比较电路和状态切换触发电路之间接入电路。
2.根据权利要求1所述的调压稳压装置，其特征在于所述主电路上节点c和节点d之间并联直流电容Cd，所述直流电容器的阳极接于c，阴极接于d，所述直流电容Cd不具有直流滤波功能。
3.根据权利要求1或2所述的调压稳压装置，其特征在于所述斩波器开关管由一个整流二极管和一个IGBT构成，所述整流二极管的阴极端对应于所述斩波器开关管的阳极端。
4.根据权利要求1所述的调压稳压装置，其特征在于所述控制电路上的状态切换触发电路包括一个在比较电路和桥式斩波电路之间串联入PMW调制器，所述PMW调制器包括由相互并联的比较器U1和比较器U2，所述比较器U2还接有一个反相器。
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