CN116961438A - 一种交流调压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种交流调压装置，其包括包括连接电网的输入端(Ui1、Ui2)、上端电容(3)及下端电容(4)、上桥臂(1)、下桥臂(2)、输出端(Uo1、Uo2)，通过调节上桥臂(1)、下桥臂(2)开关器件PWM占空比，则可控制Uo1、Uo2输出总电压，从而达到一个预设的电压值。实施本发明，可以实现对交流供电的直接稳压，能够显著降低了线路复杂程度及装置成本，可有效稳定电网供电电压，其响应速度快，同时具备成本低、可靠性高、维护方便以及效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电网供电系统，特别是涉及一种交流调压装置。
背景技术
随着人们生活水平的提高和家用电器的普及，特别是住宅用户的用电量逐年大幅增长，然而厂矿单位、住宅小区、商店等配电线路更新改造速度相对滞后，导致线路末端电压远低于允许范围，同时电压波动很大，电网普遍频繁出现过负荷现象，会对电器设备造成巨大危害。同时，由于新增电气负荷大量采用电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置，对无功功率需求很大，并产生大量高次谐波电流，因而导致低压线路损耗显著增大，整个电网的功率因数低，供电电压波动很大。
解决上述低电压及电压波动大的问题的常用技术方案是，在配电网上，直接加装供电电压稳定装置。为低压电网加装电压自动调节装置，可实时自动调节供电电压，使其稳定于标准值，可向用电设备直接提供无功，提高配电网实际输电容量；提高供电变压器运行安全性；大幅度改善由于高压线路雷击、瞬间短路、过负荷等原因造成的电压闪变等异常情况，保护用电设备的安全。
例如，中国专利CN204360256U公开了一种无触点交流稳压器，其采用多绕组变压器及多路晶闸管切换开关来实现稳压功能。但是现有的该技术为有级调压，同时为实现级差不至于过大，需要很多路晶闸管切换开关，电路复杂，成本高，同时由于晶闸管开关切换速度慢，最快仅为10mS，对于电网的快速电压波动无能为力。尤其是，当其调节输出电压在高位时，如果电网电压发生快速跃升，其输出电压则会因为响应速度慢而产生过电压，危害用电设备安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提出一种交流调压装置，可有效稳定电网供电电压，其响应速度快且成本低，具有可靠性高、维护方便、效率高的优点。
本发明的一种交流调压装置，包括：一种交流调压装置，其包括：
连接电网的输入端Ui1、Ui2，接入交流电网电压；
上端电容及下端电容，所述上端电容、电容下端串联连接，其两个端点分别与输入端Ui1、Ui2连接，用于滤除电网电压电流高频成份，稳定输入电压；
上桥臂，其与上端电容并联连接，用于实现输入、输出之间的电压电流变换，并实现电能双向流动；
下桥臂，其与下端电容并联连接，用于实现输入、输出之间的电压电流变换，并实现电能双向流动；所述上桥臂与下桥臂串接，其连接点与上端电容和下端电容的连接点相连接；
输出端Uo1、Uo2，分别与上桥臂、下桥臂连接，作为本装置的电压输出端口；
输出端Uo1、Uo2，其之间跨接有RC缓冲电路，用于消除尖锋电压。
优选地，其还包括：
一个输入电感，串联在电网输入端，用于滤除电网电流的高频成份；
一个输出电感，串联在本装置的输出端，用于滤除输出电压、电流的高频成份。
优选地，其中：
所述的上桥臂包括正向串联连接的第一上管及第一下管，所述下桥臂包括正向串联连接的第二上管及第二下管，分别形成两个由半导体开关器件组成的桥臂，所述上桥臂的两个端点与所述上端电容并联连接，所述下桥臂的两个端点与下端电容并联连接；
其中，两个桥臂中点分别作为所述装置的两个输出端Uo1、Uo2、或者经过所述输出电感输出。
根据权利要求所述的一种交流调压装置，其特征在于，所述半导体开关器件是逆导型IGBT、MOSFET、IGCT功率半导体的一种；所述的上桥臂及下桥臂用于实现输入、输出之间的电压电流变换，以实现电能双向流动。
实施本发明实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供一种交流调压装置，通过设置上桥臂与下桥臂，并与上端电容和下端电容分别进行并联，同时在输出端设置RC电容，通过调节上桥臂、下桥臂开关器件PWM占空比，则可控制Uo1、Uo2输出总电压，从而达到一个预设的电压值。可实现交流供电的直接稳压、并双向传输，相比已经有技术，显著降低了线路复杂程度及装置成本，可有效稳定电网供电电压，其具有响应速度快，成本低，可靠性高，维护方便、效率高。
在本发明的实施例中，通过在输入端与输出端进一步设置电感，可以进一步滤除输出电压、电流的高频成份，提高了电路的稳定性及安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明提供的一种交流调压装置的一个实施例的电气结构框图。
图2是本发明提供的一种交流调压装置的另一个实施例的电气结构框图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是本发明一种交流调压装置的电气结构框图。如图所示电网电压通过输入端Ui1、Ui2，接入本装置。图1中上端电容3、电容下端4串联后，其两个端点分别与输入端Ui1、Ui2连接，用于滤除电网电压电流高频成份，并稳定输入电压；本发明装置的上桥臂1，与上端电容3并联连接，下桥臂2，与下端电容4并联连接；所述上桥臂1与下桥臂串接，其连接点与上端电容3和下端电容4的连接点相连接；上桥臂1及下桥臂2的输出端Uo1、Uo2作为本装置的电压输出端口，而输出端口之间跨接的RC电路用于吸收开关过程中产生的尖锋电压。
通过上桥臂1及下桥臂2对所并联的电容两端电压进行pwm调制，在输出端Uo1、Uo2输出一个可控的电压，从而达到调压的目的；若将Uo1、Uo2作为输入，而Ui1、Ui2作为输出，则可实现电能的反向传输。
本发明所述的一种交流调压装置中，所述的上桥臂1包括正向串联连接的第一上管7及第一下管8，所述下桥臂2包括正向串联连接的第二上管10及第二下管9，分别形成两个由半导体开关器件组成的桥臂，所述上桥臂1的两个端点与所述上端电容3并联连接，所述下桥臂2的两个端点与下端电容4并联连接；两个桥臂中点分别作为所述装置的两个输出端Uo1、Uo2、或者经过所述输出电感6输出，所述第一上管7、第一下管8、第二上管10及第二下管9中所采用的半导体开关器件是逆导型IGBT、MOSFET、IGCT等功率半导体的一种。本发明的上管及下管协调进行PWM调制，可实现交流调压的功能及能量双向传递的功能。
图2示出了本发明一种交流调压装置的另一个电气结构框图。其与图1示出的实施例的区别点在于，进一步包括了一个串联在电网输入端的输入电感5，及一个串联在本装置的输出端的输出电感6，这两个电感分别用于滤除输入、输出电压、电流的高频成份，消除电磁干扰。
实施本发明实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供一种交流调压装置，通过设置上桥臂与下桥臂，并与上端电容和下端电容分别进行并联，同时在输出端设置RC电容，可实现交流供电的直接稳压、并双向传输，相比已经有技术，显著降低了线路复杂程度及装置成本，可有效稳定电网供电电压，其具有响应速度快，成本低，可靠性高，维护方便、效率高。
在本发明的实施例中，通过在输入端与输出端进一步设置电感，可以进一步滤除输出电压、电流的高频成份，提高了电路的稳定性及安全性。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的模块的装置。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种交流调压装置，其特征在于，其包括：
连接电网的输入端(Ui1、Ui2)，用于接入交流电网电压；
上端电容(3)及下端电容(4)，所述上端电容(3)、电容下端(4)串联连接，其两个端点分别与输入端(Ui1、Ui2)连接，用于滤除电网电压电流高频成份，稳定输入电压；
上桥臂(1)，其与上端电容(3)并联连接，用于实现输入、输出之间的电压电流变换，并实现电能双向流动；
下桥臂(2)，其与下端电容(4)并联连接，用于实现输入、输出之间的电压电流变换，并实现电能双向流动；
输出端(Uo1、Uo2)，分别与上桥臂(1)、下桥臂(2)连接，作为本装置的电压输出端口；
输出端(Uo1、Uo2)，其之间跨接有RC缓冲电路，用于消除尖锋电压。
2.根据权利要求1所述的一种交流调压装置，其特征在于，其还包括：
一个输入电感(5)，串联在电网输入端，用于滤除电网电流的高频成份；
一个输出电感(6)，串联在本装置的输出端，用于滤除输出电压、电流的高频成份。
3.根据权利要求2所述的一种交流调压装置，其特征在于，其中：所述的上桥臂(1)包括正向串联连接的第一上管(7)及第一下管(8)，所述下桥臂(2)包括正向串联连接的第二上管(9)及第二下管(10)，分别形成两个由半导体开关器件组成的桥臂，所述上桥臂(1)的两个端点与所述上端电容(3)并联连接，所述下桥臂(2)的两个端点与下端电容(4)并联连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种交流调压装置，其特征在于，其中：
其中，两个桥臂中点分别作为所述装置的两个输出端(Uo1、Uo2)、或者经过所述输出电感(6)输出。
5.根据据权利要求4所述的一种交流调压装置，其特征在于，所述所述第一上管(7)、第一下管(8)、第二上管(9)及第二下管(10)中所采用半导体开关器件是逆导型IGBT、MOSFET、IGCT功率半导体的一种；所述的上桥臂(1)及下桥臂(2)用于实现输入、输出之间的电压电流变换，以实现电能双向流动。
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