CN2274842Y - 一种电源变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源变换器。该电源变换器由多谐振荡器、逻辑控制信号发生器、隔离与整流控制器、整流主电路、直流负载电路和直流工作电源组成。通过采用数字逻辑控制电路,克服了现有模拟控制电路装置存在的:污染交流电网;对外界造成电、磁干扰;系统易误动作;控制回路结构复杂等缺点。可为各种工业设备提供直流电源及变化的直流电磁场,并且可使单项交流电实现360°/N的N相交直流逻辑电源变换。

Description

一种电源变换器

本实用新型涉及把交流电源经整流变换获得多项逻辑直流电源、直流电磁场以及把单相交流电变换成多相交流电的装置。

目前普遍使用的直流电源及产生直流电磁场的装置是由模拟控制电路构成，模拟电路的装置主要由锯齿波发生器、脉冲发生器构成的导通控制电路和整流主电路、直流负载电路、以及直流工作电源组成。这类装置对触发信号要求有足够大的功率；上升沿要陡；要足够宽；要与主电路的交流电源同步。不触发时，触发电路输出电压应小于0.15-0.2V，为了提高抗干扰能力，避免误触发，在晶闸管控制极上要加负电压，所以导通控制电路结构比较复杂。由于控制电路和整流负载存在着磁电联系，并且整流主电路和负载电路不能保证在交流电源过零时投入电网，因此对外界会造成电磁干扰，系统易误动作，交流电网也会遭受严重污染。

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、系统工作稳定、可靠、消除对交流电网污染的电源变换器。

电源变换器包括导通控制电路、整流主电路、直流负载电路和直流工作电源，其特征在于：导通控制电路由多谐振荡器、逻辑控制信号发生器、隔离与整流控制器构成。多谐振荡器电路中包括定时器G₁，多路开关G₈，电阻R_A、R_B、R_W、R₃₇、R₃₈、R₃₉，电容C₁₇、C₁₈、C₁₉、C₂₃、C₂₁、C₂₂、C₂₃、C₂₄、C₁，二极管D₁、D₂，开关K₁、K₂、K₃，逻辑控制信号发生器包括触发器G₂、G₃、G₄，与门G₅、OC门G₆，电阻R₄、R₅、R₆、R₂₂、R₂₃、R₂₄、R₀，隔离与整流控制器包括过零固态继电器ACSSR、ACSSR′，oc门G₇、译码器G₉，电阻R₂₅、R₂₆、R₂₉、R₃₀、R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅、R₃₆、R₄₀，开关K₄、K₅、K₆、K₇，电源变压器T_B，整流主电路由整流二极管组成的半波或全波整流电路构成。

前面所述的隔离与整流控制器中的过零固态继电器ACSSR取N个，N为输出电源的相数，ACSSR′个数与变压T_B的二次电压抽头数相等。

本实用新型与现有同类装置比较具有如下优点：

1.导通控制电路由少量的数字集成芯片和模块电路实现的周期可调的多谐振荡器、逻辑控制信号发生器和隔离整流控制器组成，属于数字电路控制方案。隔离整流控制器输出通/断状态，对逻辑控制信号只要求最小不低于3伏(通)/小于1伏(断)，而以TTL或CMOS集成芯片实现的逻辑信号发生器输出的控制信号高电平不低于3伏，低电平不高于0.5伏，完全满足要求，所以控制电路简单易实现。

2.采用交流型固态继电器实现隔离整流控制，从而使控制电路与整流负载电路实现光电隔离，不存在磁电联系，所以系统抗干扰能力强，工作稳定、可靠。

3.采用交流型过零固态继电器能确保整流主电路、负载电路在交流电源过零时投入电网，所以对电网没有冲击，解决了对电网产生的污染和对外界干扰大的问题。

4.整流主电路由整流二极管组成的半波或全波整流电路构成，比可控硅整流电路简单易实现。

5.本实用新型还可以使单相交流电实现相差为360°/N的N相交、直流逻辑电源变换。

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。

图1是电源变换器电路结构方框图；

图2是电源变换器的电路图。

由单刀双掷开关K₁、K₂、K₃，多路开关G₈，电容C₁₇-C₂₄和电阻R₃₇-R₃₉组成多谐振荡器的周期调节控制电路。如果需要调整多谐振荡器周期时，通过接通与断开接在G₁的第6脚上的电容C₁₇-C₂₄来实现，接不同值电容，G₁输出信号V_G10的周期就不同。为使G₁输出信号周期可调范围足够大，选用八个不同值的电容，靠G₈和K₁、K₂、K₃来完成每个电容的接通与断开。由带中心抽头的电源变压器T_B，单刀双掷开关K₄、K₅、K₆、K₇，译码器G₉、OC门G₇，电阻R₂₂-R₂₆、R₂₉-R₃₆和固态继电器ACSSR′₄-ACSSR′₁₂组成整流输出电压值控制电路。向整流电路提供9个不同等级的单相交流电压，供整流需要进行选择。固态继电器ACSSR′交流侧与电源变压器T_B二次电压抽头V₂对应连接，即ACSSR′₄接V₂₁、ACSSR′₅接V₂₂、ACSSR′₆接V₂₃、ACSSR′₇接V₂₄，ACSSR′₈接V₂₅、ACSSR′₉接V₂₆、ACSSR′₁₀接V₂₇、ACSSR′₁₁ 接V₂₈、ACSSR′₁₂接V₂₉，靠G₉、G₇电阻R₂₂-R₂₆、R₂₉-R₃₆，开关K₄、K₅、K₆、K₇选择ACSSR′与V₂的接通与断开，当逻辑控制信号Y₄-Y₁₂中哪一个有效，与其对应的固态继电器处于工作状态，便将相应的交流电源接通。

系统直流工作电源中，交流220V电源与D₁₂-D₁₅完成全波桥式整流，C₄-C₆实现交流滤波，C₇、C₈、C₉、C₁₀、C₁₂、C₁₆分别实现平滑滤波。T_r为高频变压器，其二次绕组N₂₁与D₂₀、N₂₂与D₁₆、N₂₃与D₂₁分别实现半波整流，三极管T与T_r的一次绕组N₁及集成开关稳器W₂₀₁₈组成振荡电路完成逆变，R₂₁、R₂₀和二极管D₁₈、D₁₉作为振荡电路的保护电路。

整流主电路由整流二极管D₃₁-D₃₄、D₃₅-D₃₈、D₃₉-D₄₂组成三相全波整流电路。直流负载电路由C₁₃、C₁₄、C₁₅、D₂₂、D₂₃、D₂₄及感性负载L₁、L₂、L₃组成。

电源变换器所用元件规格与型号选择如下：名称            规格或型号     名  称          规格或型号定时器G₁       NE555        集成开关稳器      W2018施密特触发器G₂ CD40106      固态继电器(1-12)  过零型ACSSRJK触发器G₃、G₄MC14027      二极管D₁、D₂   2CP10与门G₅         CD4081       二极管D₁₂-D₂₁   IN5404OC门G₆、G₇    74LS05       二极管D₂₂-D₂₄   MDR308多路开关G₈     CD4051       极管D₃₁-D₄₂     ZP10A-8译码器G₉       CD4028       电阻R₀           1KΩ/0.25W电阻R_A·R_B    300KΩ/0.25W 电位器RW₁        200K/0.25W电阻R₄-R₆     510Ω/0.25W  电位器RW₂        20K/0.25W电阻R₁₁         120KΩ/0.25W 电容C₁、C₂      0.1μf名称          规格或型号    名称         规格或型号电阻R₁₂      10KΩ/0.25W   电容C₄-C₆  0.1μf/400V电阻R₁₃      510Ω/0.25W   电容C₇      100μf/400V电阻R₁₄      20KΩ/0.25W   电容C₈      100μf/25V电阻R₁₅·R₁₇2.7Ω/2W      电容C₉      4.7μf/25V电阻R₁₆      10Ω/1W       电容C₁₀     4.7μf/10V电阻R₁₈      6.8KΩ/0.25W  电容C₁₁     2700pf电阻R₂₀·R₂₁5.1KΩ/0.25W  电容C₁₂     1500μf/400V电阻R₁₉      33Ω/0.25W    电容C₁₃-C₁₅1000μf/400V电阻R₂₂-R₂₆ 510Ω/0.25W   电容C₁₆     1000μf/16V电阻R₂₉-R₃₉ 510Ω/0.25W   电容C₁₇     4700pf电容C₁₈      6800pf        电容C₁₉     0.01μf电容C₂₀      0.02μf       电容C₂₁     0.1μf电容C₂₂      0.22μf       电容C₂₃     0.33μf电容C₂₄      0.47μf       三极管T      BD651变压器T_B     3KV.中心抽头  变压器T_r   高频感性负载      L₁、L₂、L₃线圈

Claims (3)

1.一种电源变换器，包括导通控制电路、整流主电路、直流负载电路和直流工作电源，其特征在于：导通控制电路由多谐振荡器、逻辑控制信号发生器、隔离与整流控制器构成，多谐振荡器电路中包括定时器G₁，多路开关G₈，电阻R_A、R_B、R_W、R₃₇、R₃₈、R₃₉，电容C₁₇、C₁₈、C₁₉、C₂₀、G₂₁、C₂₂、C₂₃、C₂₄、C₁，二极管D₁、D₂，开关K₁、K₂、K₃，逻辑控制信号发生器包括触发器G₂、G₃、G₄，与门G₅、OC门G₆，电阻R₄、R₅、R₆、R₂₂、R₂₃、R₂₄、R₀，隔离与整流控制器包括过零固态继电器ACSSR、ACSSR′，oc门G₇、译码器G₉，电阻R₂₅、R₂₆、R₂₉、R₃₀、R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅、R₃₆、R₄₀，开关K₄、K₅、K₆、K₇，电源变压器T_B，整流主电路由整流二极管组成的半波或全波整流电路构成。

2.根据权利要求1所述的电源变换器，其特征在于：隔离与整流控制器中的过零固态继电器ACSSR取N个，N为输出电源的相数，ACSSR′个数与变压T_B的二次电压抽头数相等。

3.根据权利要求2所述的电源变换器，其特征在于：所说的定时器G1是NE555，触发器G2是CD40106，触发器G3、G4是MC14027，与门G5是CD4081，OC门G6、G7是74LS05，多路开关G8是CD4051，译码器G9是CD4028。

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