CN202601366U - 一种可调电感 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可调电感，包括电感L和电子开关S，其中，所述电子开关S通过第一端子和第二端子并联在电感L两端，所述控制电路的输出连接电子开关S的控制端。本实用新型提供的可调电感，通过控制电路调节与电感L并联的电子开关S的占空比，线性调整电感L的等值电感量，从而控制负载RL的功率，省去了控制绕组线圈，对于相同电感量的电感，通过增加线圈匝数，可减少电感体积。同时，只需考虑在最大电感量的工作电流下，电感线圈绕组的安全电流密度，绕组的线径选择更加容易。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可调电感，具体来说，涉及一种通过调节电子开关占空比来线性调整电感的等值电感量的可调电感。
背景技术
现有的电感无级调光技术，一般通过线性调节串联在路灯回路的可调电感实现，而调节电感器电感量的方式，可归纳为以下三种：一种是饱和电感法，在同一磁芯上绕制控制绕组Lc和工作绕组Lw，控制绕组Lc中流过直流电流，工作绕组流过交流电流，改变控制绕组Lc中直流电流的大小，就可以改变磁芯的饱和程度，从而改变工作绕组Lw的等效电感的大小，达到调整路灯的工作电流，进而调整路灯功率的目的。另一种是正交磁芯电感控制法，C型磁芯的一半旋转90°后与另一半对接，一半磁芯上绕制工作绕组，工作绕组上流过交流电流，另一半绕制控制绕组，控制绕组上流过直流，改变直流电流的大小，就可以连续改变工作绕组的电感大小。还有一种是串联开关电感控制法，在电感器电路中，串联一个双向开关晶闸管SCR，通过改变晶闸管SCR的导通角θ，改变可控电感器LB的等值电感量，进而改变电压调节器LA线圈上的压降的大小和相位，实现稳压和调节功能。
但是饱和法电感法和磁芯电感控制法都需要在同一磁芯绕制控制绕组，由于存在电磁转换的效率，控制磁芯饱和时，可调电感的负载损耗较高，且控制绕组要占用一定的窗口磁芯面积，使得可调电感的体积、质量大。而串联开关电感控制法，通过分配正弦能量的储存与释放，来调节输出电压，此种方法一般需要采用两个电感器完成，结构复杂，应用局限。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供了一种可调电感，省去了控制绕组线圈，减少电感体积，绕组的线径选择更加容易。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案在于：提供一种可调电感，包括至少一个电感L和至少一个电子开关S，其中，所述电子开关S通过第一端子和第二端子并联在电感L两端，所述控制电路的输出连接电子开关S的控制端。
上述的可调电感，其中，所述控制电路包括控制单元、同步采样单元、负载采样单元和PWM驱动单元，所述同步采样单元和负载采样单元的输出连接控制单元，所述控制单元输出到PWM驱动单元，所述PWM驱动单元的输出为该控制电路的输出。
上述的可调电感，其中，所述控制单元为微控制器或控制环路。
上述的可调电感，其中，所述电感L与电源Vin、负载RL依次串联，所述同步采样单元检测电感L上的电流，所述负载采样单元检测负载RL两端的电压。
上述的可调电感，其中，所述负载RL为高压钠灯或电机。
上述的可调电感，其中，所述电感L、电源Vin和高压钠灯的串联回路中还串联镇流器L1。
上述的可调电感，其中，所述电子开关S为晶闸管或绝缘栅双极型晶体管。
上述的可调电感，其中，所述电子开关S为场效应晶体管或三极管。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的可调电感，通过控制电路调节与电感L并联的电子开关S的占空比，线性调整电感L的等值电感量，从而控制负载RL的功率，省去了控制绕组线圈，对于相同电感量的电感，通过增加线圈匝数，可减少电感体积。同时，只需考虑在最大电感量的工作电流下，电感线圈绕组的安全电流密度，绕组的线径选择更加容易。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有的饱和电感法的电路结构示意图；
图2是现有的串联开关电感控制法的电路结构示意图；
图3是本实用新型可调电感的电路结构示意图；
图4是本实用新型可调电感用于高压钠灯的电路结构示意图；
图5是本实用新型可调电感用于三相电机的电路结构示意图。
图中：
100控制电路 101控制单元 102负载采样单元
103同步采样单元 104PWM驱动单元 200高压钠灯
300三相电机
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型进一步详细说明：
图3是本实用新型可调电感的电路结构示意图，如图3所示，本实用新型提供的可调电感，包括至少一个电感L和至少一个电子开关S，其中，所述电子开关S通过第一端子和第二端子并联在电感L两端，所述控制电路100的输出连接电子开关S的控制端。其中，所述控制电路包括控制单元101、同步采样单元103、负载采样单元102和PWM驱动单元104，所述同步采样单元103和负载采样单元102的输出连接控制单元101，所述控制单元101输出到PWM驱动单元104，所述PWM驱动单元104的输出为该控制电路100的输出，并连接电子开关S的控制端。优选地，所述控制单元101为微控制器或控制环路。
如3所示，所述电感L与电源Vin、负载RL依次串联，所述同步采样单元103检测电感L上的电流，所述负载采样单元102检测负载RL两端的电压，检测到的电流和电压输入到控制单元101，通过控制电路100的控制单元101根据检测到的电流和电压，调节与电感L并联的电子开关S在一个开关周期内导通和关断时间即占空比，线性调整电感L的等值电感量，从而控制负载RL的功率，省去了控制绕组线圈，对于相同电感量的电感，通过增加线圈匝数，可减少电感体积。同时，只需考虑在最大电感量的工作电流下，电感线圈绕组的安全电流密度，绕组的线径选择更加容易。如图3所示，所述电感L、电源Vin和负载RL的串联回路中还串联保险丝F。
如图4所示，所述负载RL为高压钠灯200，所述高压钠灯200与电感L之间还串联镇流器L1，在要求最大工作电流即等效电感量最小时，电感L两端的压降小于1伏，路灯负载能得到在更高的亮度，在输出电压一定时，路灯输出功率更大，供电输入功率最低。在相同负载下，当负载工作在最大工作电流时，采用并联开关法的可调电感体积小、损耗小、最高温升低；当负载工作在最小工作电流时，采用并联开关法的可调电感的最小输入功率较小。表一为400W高压钠灯在最大工作电流下，采用并联开关法和饱和电感法的可调电感的实验数据。
表一
如图5所示，所述负载RL为三相电机300，所述三相电机300与三相交流电源之间分别串联电感L，该电感L两端均并联电子开关S，各电子开关S的控制端均连接控制电路100的输出，控制电路100同时采集三相供电的电压和电流，同步控制三相电源的供电，实现三相平衡供电，通过调节电子开关S的占空比，可实现三相电机的软启动和无级调速。由于电感线圈的存在，电子开关S在导通或断开时，不会产生浪涌电流，且负载工作状态转换时，电感产生的浪涌电压将被线路吸收，与变频调速相比，线路简单、可靠性高、谐波小及成本低廉。
优选地，所述电子开关S为晶闸管或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，当电子开关S为晶闸管时，所述电子开关S的第一端子、第二端子和控制端分别对应阳极、阴极和控制极；当电子开关S为绝缘栅双极型晶体管时，所述电子开关S的第一端子、第二端子和控制端分别对应集电极、发射极和门极。
优选地，所述电子开关S为场效应晶体管或三极管，当电子开关S为场效应晶体管时，所述电子开关S的第一端子、第二端子和控制端分别对应漏极、源极和栅极，当电子开关S为三极管时，所述电子开关S的第一端子、第二端子和控制端分别对应集电极、发射极和基极。
综上所述，本实用新型提供的可调电感，通过控制电路100调节与电感L并联的电子开关S的占空比，线性调整电感L的等值电感量，从而控制负载RL的功率，省去了控制绕组线圈，对于相同电感量的电感，通过增加线圈匝数，可减少电感体积。同时，只需考虑在最大电感量的工作电流下，电感线圈绕组的安全电流密度，绕组的线径选择更加容易。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可调电感，包括电感L和电子开关S，其特征在于：所述电子开关S通过第一端子和第二端子并联在电感L两端，所述电子开关S的控制端连接控制电路的输出。
2.根据权利要求1所述的可调电感，其特征在于：所述控制电路包括控制单元、同步采样单元、负载采样单元和PWM驱动单元，所述同步采样单元和负载采样单元的输出连接控制单元，所述控制单元输出到PWM驱动单元，所述PWM驱动单元的输出为该控制电路的输出。
3.根据权利要求2所述的可调电感，其特征在于：所述控制单元为微控制器或控制环路。
4.根据权利要求3所述的可调电感，其特征在于：所述电感L与电源Vin、负载RL依次串联，所述同步采样单元检测电感L上的电流，所述负载采样单元检测负载RL两端的电压。
5.根据权利要求4所述的可调电感，其特征在于：所述负载RL为高压钠灯或电机。
6.根据权利要求5所述的可调电感，其特征在于：所述电感L、电源Vin和负载RL的串联回路中还串联镇流器L1。
7.根据权利要求1所述的可调电感，其特征在于：所述电子开关S为晶闸管或绝缘栅双极型晶体管。
8.根据权利要求1所述的可调电感，其特征在于：所述电子开关S为场效应晶体管或三极管。
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