CN105991039A - 一种智能调压稳压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能调压稳压器，连接于交流电源和负载之间，包括补偿变压器、交流斩波器、电感、第一电容、电压整流检测器、比较器、三角波发生器、第一整流二极管、第二整流二极管、第一放大器、第二放大器和状态切换触发器，所述补偿变压器的次级串联在所述交流电源和负载之间，所述补偿变压器的初级的输入端和输出端分别与所述交流斩波器相连；所述交流斩波器接入所述交流电源和负载之间的火线和零线上；所述电感串联在所述补偿变压器的次级和负载之间。本发明的智能调压稳压器，使用交流斩波器直接控制补偿电压，具有无电火花产生，快速响应，无级调节补偿电压，稳压精度高的特点。

Description

一种智能调压稳压器

技术领域

本发明涉及一种智能调压稳压器，属于电力低压配网技术领域。

背景技术

电能是社会经济发展的重要物质保证，近年来电力用户对电能质量的要求越来越高，而用户端大量非线性负荷的应用也成为电网电能质量恶化的重要因素，从小容量的家用电器到大容量的工业交直流变换装置，都会引起电网电流、电压波形畸变和功率因数下降，可以说用户负荷正成为电网无功及谐波污染问题的主要来源。而电网无功及谐波污染会造成电网很大的设备和线路损耗，造成能源浪费，同时也会给电力系统的安全稳定运行造成很大影响

随着社会经济发展，各种电器的使用，居民用电负荷大增，而民用电使用的均为单相系统，所以配电系统三相负载不平衡现象就很突出也很严重，而这不仅增加线路损耗和配变损耗，还会造成线路三相电压的不平衡，对电能质量和供电质量有着严重的影响，同时也会加快配变的老化，减少配变的出力情况。现有负载均衡装置都是基于传统的复合开关投切电感电容的方式，使用效果不好，并且很不灵活，根本不能达到所希望的控制效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供种一种智能调压稳压器，使用交流斩波器直接控制补偿电压，具有无电火花产生，快速响应，无级调节补偿电压，稳压精度高的特点。

实现上述目的的技术方案是：

一种智能调压稳压器，连接于交流电源和负载之间，包括补偿变压器、交流斩波器、电感、第一电容、电压整流检测器、比较器、三角波发生器、第一整流二极管、第二整流二极管、第一放大器、第二放大器和状态切换触发器，所述补偿变压器的次级串联在所述交流电源和负载之间，所述补偿变压器的初级的输入端和输出端分别与所述交流斩波器相连；

所述交流斩波器接入所述交流电源和负载之间的火线和零线上；

所述电感串联在所述补偿变压器的次级和负载之间；

所述第一电容跨接在所述交流电源和负载之间的火线和零线之间，且第一电容的与所述火线相连的一端与所述电感和负载的相接端相连；

所述电压整流检测器的输入端接入所述交流电源和负载之间的火线和零线上，且与所述电感和所述补偿变压器的次级的相接端以及所述电感和所述第一电容的相接端相连，所述电压整流检测器的输出端与所述比较器的输入端相连；

所述比较器的输出端分别与所述第一整流二极管的正极和所述第二整流二极管的负极相连，所述第一整流二极管的负极与所述第一放大器的输入端的正极相连，所述第二整流二极管的正极与所述第二放大器的输入端的正极相连，所述第一放大器的输入端的负极和所述第二放大器的输入端的负极相接后与所述三角波发生器相连，所述第一放大器的输出端通过第三整流二极管与所述状态切换触发器的输入端相连，所述第二放大器的输出端通过第四整流二极管与所述状态切换触发器的输入端相连；

所述状态切换触发器的输出端与所述交流斩波器相连。

上述的智能调压稳压器，其中，所述交流斩波器包括四个开关管、四个二极管和一个第二电容；

所述四个开关管中，两个所述开关管同向串联组成第一桥臂，另外两个所述开关管同向串联组成第二桥臂；

所述四个二极管中，两个所述二极管同向串联组成第三桥臂，另外两个所述二极管同向串联组成第四桥臂；

所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂和第二电容相互并联；

所述第一桥臂的两个开关管的串联中间连接点为第一桥臂的输出端，所述第二桥臂的两个开关管的串联中间连接点为第二桥臂的输出端，所述第一桥臂的输出端和第二桥臂的输出端一一对应地与所述补偿变压器的初级的输入端和输出端相连；

所述第三桥臂的两个二级管的串联中间连接点为第三桥臂的输出端，所述第四桥臂的两个二极管的串联中间连接点为第四桥臂的输出端，所述第三桥臂的输出端和第四桥臂的输出端一一对应地连接在所述交流电源和负载之间的火线和零线上。

上述的智能调压稳压器中，所述开关管为带反并联二极管的I GBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。

本发明的有益效果是：本发明的智能调压稳压器，包括补偿变压器和交流斩波器，当输入电压改变时，通过调节交流斩波器的输出电压，从而改变补偿变压器输出补偿电压，使输出电压保持稳定，使用交流斩波器直接控制补偿电压，具有无电火花产生，快速响应，无级调节补偿电压，稳压精度高的特点，本发明的智能调压稳压器可以根据用户设置的参考电压，连续自动的对电网电压的波动进行补偿，为负荷侧提供稳定的电压输入。交流斩波器的I GBT具有快速响应、连续调节补偿电压的特点，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不可比拟的优势。

附图说明

图1是本发明的智能调压稳压器的电气原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的智能调压稳压器，连接于交流电源20和负载30之间，包括补偿变压器T、交流斩波器1、电感L、第一电容C1、电压整流检测器2、比较器3、三角波发生器4、第一整流二极管B₁、第二整流二极管B₂、第一放大器U1、第二放大器U2和状态切换触发器5。

交流斩波器1包括四个开关管V₁～V₄、四个二极管VD₁～VD₄和一个第二电容C2；四个开关管V₁～V₄中，两个开关管V₁、V₂同向串联组成第一桥臂，另外两个开关管V₃、V₄同向串联组成第二桥臂；四个二极管VD₁～VD₄中，两个二极管VD₁、VD₂同向串联组成第三桥臂，另外两个二极管VD₃、VD₄同向串联组成第四桥臂；第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂和第二电容C2相互并联；第一桥臂的两个开关管V₁、V₂的串联中间连接点a为第一桥臂的输出端，第二桥臂的两个开关管V₃、V₄的串联中间连接点b为第二桥臂的输出端，第三桥臂的两个二级管VD₁、VD₂的串联中间连接点c为第三桥臂的输出端，第四桥臂的两个二极管VD₃、VD₄的串联中间连接点n为第四桥臂的输出端。

补偿变压器T的次级串联在交流电源20和负载30之间，补偿变压器的初级的输入端和输出端一一对应地与交流斩波器1的第一桥臂的输出端a和第二桥臂的输出端b相连；交流斩波器1的第三桥臂的输出端c和第四桥臂的输出端n一一对应地连接在交流电源20和负载30之间的火线和零线上。

电感L串联在补偿变压器T的次级和负载30之间；第一电容C1跨接在交流电源20和负载30之间的火线和零线之间，且第一电容C1的与火线相连的一端与电感L和负载30的相接端相连。

电压整流检测器2的输入端接入交流电源20和负载30之间的火线和零线上，且与电感L和补偿变压器T的次级的相接端以及电感L和第一电容C1的相接端相连，电压整流检测器2的输出端与比较器3的输入端相连；比较器3的输出端分别与第一整流二极管B₁的正极和第二整流二极管B₂的负极相连，第一整流二极管B₁的负极与第一放大器U1的输入端的正极相连，第二整流二极管B₂的正极与第二放大器U2的输入端的正极相连，第一放大器U1的输入端的负极和第二放大器U2的输入端的负极相接后与三角波发生器4相连，第一放大器U1的输出端通过第三整流二极管B₃与状态切换触发器5的输入端相连，第二放大器U2的输出端通过第四整流二极管B₄与状态切换触发器5的输入端相连；状态切换触发器5的输出端与交流斩波器1相连。

优选地，交流斩波器1的四个开关管V₁～V₄均选用带反并联二极管的I GBT。智能调压稳压器经交流斩波器1的I GBT开关管的通断控制后，输出的是电压量，需经过电感后变为电流量，对电力系统进行补偿。

本发明的智能调压稳压器工作原理是：电压整流检测器2检测负载电路上的电压信号，并把检测到的电压信号传给比较器3；比较器3对接收的电压信号进行比较计算，得到需要补偿的电压信号，并把需要补偿的电压信号通过第一整流二极管B₁、第二整流二极管B₂、第一放大器U1和第二放大器U2输送至三角波发生器4；三角波发生器4根据接收的需要补偿的电压信号产生EPWM脉冲信号，并把EPWM脉冲信号发送给第一放大器U1和第二放大器U2；第一放大器U1和第二放大器U2将EPWM脉冲信号放大后，一一对应地通过第三整流二极管B₃和第四整流二极管B₄输送至状态切换触发器5；状态切换触发器5根据接收的经过放大的EPWM脉冲信号，驱动交流斩波器1的四个I GBT开关管V₁～V₄的开通与关断，调节交流斩波器1的输出电压，从而改变补偿变压器T输出补偿电压，该补偿电压经过电感L后变为电流，对电力系统进行补偿。

综上所述，本发明的智能调压稳压器使用交流斩波器1直接控制补偿电压，具有无电火花产生，快速响应，无级调节补偿电压，稳压精度高的特点，本发明的智能调压稳压器可以根据用户设置的参考电压，连续自动的对电网电压的波动进行补偿，为负载侧提供稳定的电压输入。交流斩波器1的I GBT开关管具有快速响应、连续调节补偿电压的特点，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不可比拟的优势。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种智能调压稳压器，连接于交流电源和负载之间，包括补偿变压器、交流斩波器、电感、第一电容、电压整流检测器、比较器、三角波发生器、第一整流二极管、第二整流二极管、第一放大器、第二放大器和状态切换触发器，其特征在于，所述补偿变压器的次级串联在所述交流电源和负载之间，所述补偿变压器的初级的输入端和输出端分别与所述交流斩波器相连；

所述交流斩波器接入所述交流电源和负载之间的火线和零线上；

所述电感串联在所述补偿变压器的次级和负载之间；

所述第一电容跨接在所述交流电源和负载之间的火线和零线之间，且第一电容的与所述火线相连的一端与所述电感和负载的相接端相连；

所述电压整流检测器的输入端接入所述交流电源和负载之间的火线和零线上，且与所述电感和所述补偿变压器的次级的相接端以及所述电感和所述第一电容的相接端相连，所述电压整流检测器的输出端与所述比较器的输入端相连；

所述比较器的输出端分别与所述第一整流二极管的正极和所述第二整流二极管的负极相连，所述第一整流二极管的负极与所述第一放大器的输入端的正极相连，所述第二整流二极管的正极与所述第二放大器的输入端的正极相连，所述第一放大器的输入端的负极和所述第二放大器的输入端的负极相接后与所述三角波发生器相连，所述第一放大器的输出端通过第三整流二极管与所述状态切换触发器的输入端相连，所述第二放大器的输出端通过第四整流二极管与所述状态切换触发器的输入端相连；

所述状态切换触发器的输出端与所述交流斩波器相连。

2.根据权利要求1所述的智能调压稳压器，其特征在于，所述交流斩波器包括四个开关管、四个二极管和一个第二电容；

所述四个开关管中，两个所述开关管同向串联组成第一桥臂，另外两个所述开关管同向串联组成第二桥臂；

所述四个二极管中，两个所述二极管同向串联组成第三桥臂，另外两个所述二极管同向串联组成第四桥臂；

所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂和第二电容相互并联；

所述第一桥臂的两个开关管的串联中间连接点为第一桥臂的输出端，所述第二桥臂的两个开关管的串联中间连接点为第二桥臂的输出端，所述第一桥臂的输出端和第二桥臂的输出端一一对应地与所述补偿变压器的初级的输入端和输出端相连；

所述第三桥臂的两个二级管的串联中间连接点为第三桥臂的输出端，所述第四桥臂的两个二极管的串联中间连接点为第四桥臂的输出端，所述第三桥臂的输出端和第四桥臂的输出端一一对应地连接在所述交流电源和负载之间的火线和零线上。

3.根据权利要求2所述的智能调压稳压器，其特征在于，所述开关管为带反并联二极管的IGBT。