CN201138788Y - 串联交流调压节能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种串联交流调压节能装置，它由双向电力电子开关，Z型高频滤波器，高频输出滤波器，输出变压器构成。该装置通过输出变压器的副边与负载串联，并连接到交流电源。两个双向开关采用互补导通的PWM控制模式。Z型高频滤波器由两个高频电感和两个高频电容按Z形交叉连接组成，该Z型滤波器连接在两个双向开关之间。高频输出滤波器由高频电感和高频电容组成，连接在交流斩波电路与输出变压器之间。利用双向开关的交流斩波控制进行电压调节，该电压调节电路通过变压器串联在负载回路中。与现有交流调压节能装置相比具有容量相对较小，电压电流谐波含量少，成本低，控制灵活等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种串联交流调压节能装置，特别涉及一种采用全控型电力电子开关斩波控制的串联交流调压节能装置。
背景技术
交流调压技术，广泛应用于交流电压调节、交流稳压控制、照明系统的照明控制与保护，交流温控系统等。通过交流电压调节可以使系统工作稳定，并且通过降压控制，可以达到节能的目的。
目前，对交流电压的调节，主要有三种形式：可控硅移相控制、变压器或电感的电磁调节、以及交流斩波控制。这些交流调压技术成本较高，系统控制复杂，或者谐波污染较为严重。另外，由于当前的调压设备需要处理整个负载功率，因此所需的调压装置的功率比较大，成本也比较高，同时调压装置的自身的损耗也会比较大。
发明内容
本实用新型针对现有技术所存在的主要问题，提供一种利用双向电力电子开关进行交流斩波控制的串联调压节能装置，使组成该装置的全控型电力电子器件的容量降到了较低的水平。实用新型中的电力电子开关是全控型电力电子器件所组成的双向开关。交流斩波电路通过变压器串联在负载电路中，通过改变串联在负载回路中的变压器副边的电压大小来调整加在负载上的电压，从而达到稳定系统的工作状态以及节能的目的。由于采用交流斩波控制，并且通过变压器串联调节电压，与传统调压装置相比本实用新型的容量非常低，因此降低了装置的成本。
本实用新型的目的是这样实现的：
串联交流调压节能装置由双向电力电子开关，Z型高频滤波器，高频输出滤波器，输出变压器构成。该交流电压调节装置通过输出变压器的副边与负载串联，并连接到交流电源，实现对负载电压的调节。电力电子开关是由单个全控电力电子器件和功率二极管组成的双向开关。两个双向电力电子开关采用互补导通的PWM(脉宽调制)控制模式。该开关也可以由2个全控型电力电子器件构成，但是所需的功率二极管减少到了2个。Z型高频滤波器由两个高频电感和两个高频电容按Z形交叉连接组成，该Z型滤波器连接在两个双向电力电子开关之间。高频输出滤波器由高频电感和高频电容组成，连接在交流斩波电路与输出变压器之间。
本实用新型采用全控电力电子器件组成双向开关，利用双向开关的交流斩波控制进行电压调节，该电压调节电路通过变压器串联在负载回路中。因此与现有交流调压节能装置相比具有容量相对较小，电压电流谐波含量少，成本低，控制灵活等优点。
附图说明
图1是本实用新型串联交流调压节能装置结构图；
图2是本实用新型中可以替代双向电力电子开关的其它可选结构。
具体实施方式
如图1所示，实用新型包括：交流电源1，双向电力电子开关2和4，Z型高频滤波器3，高频输出滤波器5，输出变压器6，以及负载7。
图1中输出变压器6与负载7串联在交流电路中；在两个双向电力电子开关2和4之间加入Z型高频滤波器3。该滤波器由两个高频电感和两个高频无感电容组成。由于电力电子开关工作在高频斩波模式，因此，该Z型滤波器的参数可以设计的非常小，所以可以降低系统的体积和重量，并且大幅度降低系统的成本。高频输出滤波器5也工作在高频模式，可以使得输出电压更加完美。
双向电力电子开关2和4由单个全控型器件和功率二极管组成，其中的全控型电力电子器件可以是IGBT、MOSFET、GTO、GTR、IGCT等等，在图1中仅画出了IGBT器件作为代表。当该全控型电力电子器件被控制导通时，通过二极管电路可以使得电流双向流动；当该全控型电力电子器件被控制截止时，该双向开关截止，双向电流均被关断。
双向电力电子开关2和4互补导通，通过控制两个双向开关的导通占空比就可以控制输出电压的大小。在两个双向开关2、4之间加入了Z型高频滤波器3，所以互补导通的两个双向开关2和4的门极控制PWM信号不需要插入死区时间。使系统没有短路直通的危险，因而使系统的可靠性更高。
由于电力电子开关的频率比较高，因此在稳态时交流斩波电路的输出电压等于Z型高频滤波器3中的高频电容两端的平均电压。通过双向电力电子开关2和4可以对Z型高频滤波器3中的高频电容的充放电加以控制，所以可以控制变压器6原边电压与电源电压同相位或者相差180度相位。因此可以控制加在负载两端的电压高于或者低于电源电压。本实用新型与传统调压装置相比有更大的调节范围。
在交流斩波电路和输出变压器之间加入高频输出滤波器5，该滤波器滤除由于双向电力电子开关斩波时所造成的高频谐波，从而保证输出电压品质达到最优。
除此之外双向开关还可以用图2中的形式代替。这时需要2个全控型电力电子器件，但是所需的功率二极管减少到了2个。
Claims (4)
1、一种串联交流调压节能装置，其特征在于，它由双向电力电子开关，Z型高频滤波器，高频输出滤波器，输出变压器构成。该交流电压调节装置通过输出变压器的副边与负载串联，并连接到交流电源，实现对负载电压的调节。
2、如权利要求1所述的串联交流调压节能装置，其特征在于，电力电子开关是由单个全控电力电子器件和功率二极管组成的双向开关。两个双向电力电子开关采用互补导通的PWM(脉宽调制)控制模式。该开关也可以由2个全控型电力电子器件构成，但是所需的功率二极管减少到了2个。
3、如权利要求1所述的串联交流调压节能装置，其特征在于，Z型高频滤波器由两个高频电感和两个高频电容按Z形交叉连接组成，该Z型滤波器连接在两个双向电力电子开关之间。
4、如权利要求1所述的串联交流调压节能装置，其特征在于，高频输出滤波器由高频电感和高频电容组成，连接在交流斩波电路与输出变压器之间。
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| CNU2008200000158U CN201138788Y (zh) | 2008-01-03 | 2008-01-03 | 串联交流调压节能装置 |
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| CN201138788Y true CN201138788Y (zh) | 2008-10-22 |
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| CN (1) | CN201138788Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102545643A (zh) * | 2012-03-12 | 2012-07-04 | 韩亚兰 | 一种自然续流的交流斩波主电路结构 |
| CN107404135A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-28 | 中国科学院电工研究所 | 一种双向无线充电拓扑 |
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2008
- 2008-01-03 CN CNU2008200000158U patent/CN201138788Y/zh not_active Expired - Fee Related
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