CN104184337B - 交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源 - Google Patents

交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源 Download PDF

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交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，它由：滤波电容、滤波电感、补偿变压器、倒相变压器、主控双向电子开关、续流双向电子开关及其控制电路组成，其特征在于：倒相变压器有2个串联绕组，其串联端与补偿变压器初级绕组一端连接，调节补偿电压和补偿电压的极性转换都由主控双向电子开关中的全控器件控制信号通断比完成。它与智能型无触点补偿式交流稳压电源相比，用1个双IGBT模块替代6‑7个双单向晶闸管模块，成本大幅度降低，而且实现真正意义上的连续无触点调节补偿电压，它的性能和性价远高于智能型无触点补偿式交流稳压电源，它将必然替代智能型无触点补偿式交流稳压电源。现有生产智能型无触点补偿式交流稳压电源厂家很多，实施本发明有大经济效益和社会效益。

Description

交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源
[一]技术领域 本发明涉及斩控式交流调压电源，尤其是涉及到用交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源。
[二]背景技术 智能型无触点补偿式交流稳压器是为克服炭刷调压稳压器存在有触点和反应速度慢等缺陷而推出的新产品，目前有很多单位在生产这类交流稳压器，这类交流稳压器，单相：用1个带有7-9个引出头的调压变压器和7-9块晶闸管模块零触发调压，输出不连续的调节电压供给补偿变压器的初级绕组电压，其次级绕组串联在稳压输出电回路中获得补偿电压达到输出电压的稳定。三相：用3个单相星形连接输出三相稳压电压。这类交流稳压器其电路结构决定它可以做到快速反应和跳跃式的调压，不可能做到连续无级调压，达不到高稳压精度稳压指标。同一发明人发明了多种用双向电子开关倒相的交流斩波电路调节的无触点连续无级调节补偿电压交流稳压电源，也存在着每一相都要增加2个或4个倒相双向电子开关的缺陷，能否不用倒相双向电子开关？不用倒相双向电子开关实现连续无级调节补偿电压？同一发明人也发明了这种电路，但是必需将调节补偿电压的模块是串接在稳压电源的输出电回路中，也存在不足之处。补偿式交流稳压电源只要求补偿±20％的电压，这种补偿式交流稳压电源所用的调压模块的电流容量就要比用双向电子开关倒相的补偿式交流稳压电源中所用的调压器件电流大5倍。能否使补偿式交流稳压电源的调压器件不串接在交流稳压输出电回路中，又不使用倒相开关解决双向补偿电压的问题就成为交流稳压电源界的大难题。
[三]发明内容 本发明的目的第一个目的是不用双向电子开关倒相，解决输入交流电压高于和低于交流稳压的补偿电压极性双向变换问题，本发明的第二个目的是调节补偿电压的器件直接不串在交流稳压电源的输出回路中，解决的方法是用有2个绕组的自耦变压器或升压自藕变压器倒相，通过本发明特有连接方法，实现交流斩波双向调节补偿电压。
本发明的交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，它由：滤波电容(C、C1)、滤波电感(L)、补偿变压器(T1)、倒相变压器(T2)、主控双向电子开关(S1)、续流双向电子开关(S2)及其控制电路组成，倒相变压器有2个串联绕组(W1、W2)、主控双向电子开关由2个二极管和2个三极管或由4个二极管和1个三极管组成，续流双向子开关由2个单向晶闸管或2个二极管和2个三极管或4个二极管和1个三极管组成，其特征在于：倒相变压器2个串联绕组(W1、W2)2端(1、6)的交流电压(U61)是斩波电路的输入交流电压，主控双向电子开关(S1)和续流双向电子开关(S2)斩波交流电压(U41)经滤波电感(L)和滤波电容(C)滤波后电压(U51)的1个输出端(5)与补偿变压器(T1)初级绕组(W1)一端连接，补偿压器(T1)初级绕组(W1)另一端(0)与倒相变压器(T2)2个绕组(W1、W2)的串联端连接。
本发明的单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，补偿变压器(T1)初级绕组(W1)一端(0)与倒相变压器(T2)2个绕组的串联端连接，补偿变压器(T1)初级绕组(W1)另一端(5)与滤波电感(L)一端、滤波电容(C)一端连接，交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源有1个交流输入端(2)、1个交流稳压输出端(3)、1个交流输入和交流稳压输出的公共端(1)、控制主控双向电子开关(S1)中的2个三极管(V1、V2)的通断比，达到输出电压稳定的单相交流稳压电源。倒相变压器(T2)是绕组有中心抽头的升压自藕变压器或自藕变压器。主控双向全控电子开关(S1)是由2个二极管和2个三极管组成的双向全控电子开关或4个二极管和1个三极管组成的双向电子开关。续流双向半电子开关(S2)是由2个单向晶闸管(V3、V4)或2个二极管和2个三极管或4个二极管和1个三极管组成。
本发明的三相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，它由：滤波电感、滤波电容、1个或3个补偿变压器(T1A、T1B、T1C)、1个或3个倒相变压器(T2A、T2B、T2C)、3个主控双向电子开关(S1A、S1B：S1C)、3个续流双向电子开关(S2A、S2B、S2C)及其控制电路组成，其特征在于：三相交流稳压电源是由权利要求1所述的3个相同的单相交流稳压电源连接成星形，有1个交流输入和交流稳压输出公共零端(N)，3个三相交流输入端(A1、B1、C1)和3个三相交流稳压输出端(A2、B2、C2)，能同时输出三相380V交流稳定电压和三个有公共零线(N)的单相220V交流稳定电压，用调节3个主控双向全控电子开关(S1A、S1B、S1C)中的三极管控制信号通断比调节补偿电压大小，达到输出电压稳定的交流稳压电源。
[四]附图说明 附图1是本发明的单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源主电路之一。附图2是本发明的单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源主电路之二。附图3是本发明的单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源主电路之三。附图4是本发明的单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源主电路之四。附图5是用3个附图1本发明的单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源组成的三相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源主电路。
[五]具体实施方式 附图1～附图4是发明人发明的4种交流斩波双向调压电路调节补偿电压的交流稳压电源，它们的工作原理相类同，前2种电路的交流斩波调压电路中的续流双向电子开关使用2个单向晶闸管是同一发明人的发明专利，后2种电路的交流斩波调压电路是教科书上有的交流斩波电路，这4种交流斩波调压电路，它们在本发明之前是用5、1两端或4、1两端为交流电压的输出2端，因此，输出2端电压只能调节大小而都不能改变输出电压的相位，发明人将交流斩波电路的电源由1个交流电压改为由倒相变压器(T2)2个串联绕组(W1、W2)上的交流电压，並在2个绕组的串联端(0)与斩波电压经过LC滤波后的1个滤波电感(L)和滤波电容(C)的连接端(4)输出交流斩波电压(U14)，就发明了既能调压又能改变输出电压相位的交流斩波电路，附图中的4种电路都是新发明的AC/AC变换基础电路。由4个附图可知：它们是由倒相变压器(T2)2个串联绕组(W1、W2)上的交流电压(U61)，供给由主控双向电子开关(S1)和续流双向电子开关(S2)组成的交流电压斩波调压电路，斩波电路输出2端(4、1)电压U41经高频LC滤器滤波后，在2端(5、1)获得与输入交流电压同频率同相位的可调交流电压U51。
当电压U51高于倒相变压器(T1)绕组W2上的电压时，连接在2个交流输出端(0、4)补偿变压器(T1)初级绕组W1上的交流电压，4端为正0端为负。当电压U51等于倒相变压器(T2)绕组W2上的电压时，连接在2个交流输出端(0、4)补偿变压器(T1)初级绕组W1上的交流电压等于零。电压U51低于倒相变压器绕组W2上的电压时，连接在2个交流输出端(0、4)补偿变压器(T1)初级绕组上的交流电压反相，0端为正4端负。本发明不采用4、2端连接补偿变压器(T1)初级绕组W1，而是采用0、4端连接补偿变压器(T1)初级绕组W1，就实现了本发明的双方向调节补偿交流电压的目的。
附图1和附图3采用的交流斩波主控双向电子开关(S1)是用2个二极管和2个三极管组成，附图2和附图4是用4个二极管和1个三极管组成。附图1和附图2采用交流斩波续流双向电子开关(S2)是用2个单向晶闸管组成，附图3是用2个二极管和2个三极管组成，附图2用4个二极管和1个三极管组成。
应该特别指出：本发明中的倒相变压器(T2)2个绕组W1和W2的匝数相同时，获得的双向补偿电压范围也相同，匝数不相同时，获得的双向补偿电压也不相同。倒相变压器(T2)的上交流输入端(2)可以连接在6端或0端或绕组W2抽头上，它们的补偿变压器(T1)初级和次级的变压比就不相同，倒相变压器不论如何变化都是本发明的专利保护范围。
附图1、附图2、附图3和附图4的3个单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源主电路，都可以星形连接成1个三相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源主电路。
附图5是用附图3所示的3个单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源主电路，星形连接成三相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源主电路。
本发明的三相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，它有1个交流输入和交流稳压输出公共零端(N)，3个三相交流输入端(A1、B1、C1)和3个三相交流稳压输出端(A2、B2、C2)，能同时输出三相380V交流稳定电压和有公共零线(N)的三个单相220V交流交流稳定电压，用调节3个主控双向全控电子开关(S1A、S1B、S1C)中的全控器件的斩控通断比调节补偿电压大小，达到输出电压稳定的三相交流稳压电源。三相交流稳压电源的变压器(T1、T2)可以是3个单相变压器，也可以是1个初级绕组和次级绕组星形连接的三相变压器。
本发明具有电路简单可靠、成本低、功率因数高、谐波少、连续无级、无触点、精度高等优点，是智能无触点交流稳压电源更新换代产品，有较大经济效益和社会效益。

Claims (8)

1.一种单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，它由：滤波电容C和C1、滤波电感L、补偿变压器T1、倒相变压器T2、主控双向电子开关S1、续流双向电子开关S2及其控制电路组成，倒相变压器T2绕组由2个绕组W1、W2串接组成，其特征在于：有1个交流输入端(2)，1个交流稳压输出端(3)，1个交流输入和交流稳压输出的公共端(1)，只要连续无级调节主控双向电子开关S1的通断比，就能实现补偿电压连续无级双向调节，1个交流输入端(2)与补偿变压器T1的次级绕组W2一端、倒相变压器T2绕组中的1个中间抽头连接，1个交流稳压输出端(3)与补偿变压器T1的次级绕组W2另一端连接，1个交流输入和交流稳压输出的公共端(1)与倒相变压器T2绕组的一个端头、续流双向电子开关S2一端、滤波电容C一端、滤波电容C1一端连接，倒相变压器T2绕组的另一个端头(6)与主控双向电子开关S1一端、滤波电容C1另一端连接，主控双向电子开关S1另一端(4)与续流双向电子开关S2另一端、滤波电感L一端连接，滤波电感L另一端(5)与滤波电容C另一端、补偿变压器T1的初级绕组W1一端连接，补偿变压器T1的初级绕组W1另一端(0)与倒相变压器T2绕组W1和W2串联点连接。
2.根据权利要求1所述的一种单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，其特征在于：倒相变压器T2是1个绕组有中心抽头的升压自藕变压器。
3.根据权利要求1所述的一种单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，其特征在于：所述的主控双向电子开关S1是由2个二极管和2个三极管组成的双向电子开关。
4.根据权利要求1所述的一种单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，其特征在于：所述的主控双向电子开关S1是由4个二极管和1个三极管组成的双向电子开关。
5.根据权利要求1所述的一种单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，其特征在于：所述的续流双向电子开关S2是由2个单向晶闸管V3、V4反向并联组成的双向电子开关。
6.根据权利要求1所述的一种单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，其特征在于：所述的续流双向电子开关S2是由2个二极管和2个三极管组成的双向电子开关。
7.根据权利要求1所述的一种单相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，其特征在于：所述的续流双向电子开关S2是由4个二极管和1个三极管组成的双向电子开关。
8.一种有权利要求1特征的三相交流斩波双向调节补偿电压的交流稳压电源，它由：滤波电感、滤波电容、3个补偿变压器(T1A、T1B、T1C)、3个倒相变压器(T2A、T2B、T2C)、3个主控双向电子开关(S1A、S1B、S1C)、3个续流双向电子开关(S2A、S2B、S2C)及其控制电路组成，其特征在于：三相交流稳压电源是由权利要求1所述的3个相同的单相交流稳压电源连星形连接，有1个交流输入和交流稳压输出公共零端(N)，3个三相交流输入端(A1、B1、C1)和3个三相交流稳压输出端(A2、B2、C2)，能同时输出三相380V交流稳定电压和三个有公共零线(N)的单相220V交流稳定电压，用调节3个主控双向全控电子开关(S1A、S1B、S1C)中的三极管控制信号通断比调节补偿电压大小，达到输出电压稳定的三相交流稳压电源。
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