CN2399759Y - 无触点型交流稳压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无触点型交流稳压器,由电压补偿变压器与交流调压器组成,该交流调压器包含有整流电路、Buck降压电路、全桥切换电路、稳压控制及PWM电路、全桥切换驱动及换相电路,交流调压器是将交流电压整流成直流电压后,再进行直流调压处理,然后再将处理后的电压变换为交流电压,结构简单容易实现,同时体积小、重量轻、效率高、响应速度快。

Description

无触点型交流稳压器

本实用新型涉及一种交流稳压电源，特别是指一种无机械触点、输出电压无跳变的高效交流稳压器。

现有技术的交流稳压器，其电路拓扑结构有以下几种主要方式：变压器变比调整型、铁磁谐振型(也称为参数型稳压)、电机控制的调整器型。这些交流稳压器都不同程度上存在着某些缺点：①变压器变比调整型稳压器，响应速度快、效率高，但输出电压有级差，工作时输出电压会发生跳变。②铁磁谐振型稳压器可靠性高、抗干扰性能好，但其体积大笨重，损耗高，而且不适用于小水电、小发电机等工作频率不稳定的场合。③电机控制调压器型输入电压范围宽、整机效率高，但响应速度慢，碳刷磨损严重，工作寿命短，且如果停电时输入电压低，再来电时输入电压高会出现输出过压等危险。

由于上述原因，近一段时间一些业内人士为此做了不少工作，提出了一些新的方案。《电源技术应用)》1999年第三期发表的“用无触点取代炭刷”，提出的一种微电脑控制无触点补偿型稳压器；《电子电力技术》1999年第六期发表的“新型交流稳压电源的研制”，提出的一种新型交流斩波型交流稳压器等。其在工作模式上均有了较大突破，但是又都存在着不同的缺陷。上述二者在技术上是利用补偿变压器进行交流补偿稳压，前者是利用多个补偿变压器进行补偿，每个补偿变压器对应不同的补偿电压加权值，通过CPU选择不同的补偿变压器工作实现对不同电压的补偿，这种结构稳压器输出电压仍然存在级差，如果要求输出电压级差趋于零，则补偿变压器的数量将趋于无穷。后者在电路模式上为交流调压器直接将交流电压进行脉宽调制(PWM)斩波调压，在目前国际上双向高速开关器件还不成熟的情况下，只能采用两个单向开关器件串联成一个双向器件，在电路上显得过于复杂，实现难度大成本高。

鉴于此，本实用新型的目的就在于提供一种新型无触点补偿型交流稳压器装置，其采用直流高频PWM变换技术，结构简单易实现，同时具有体积小、重量轻、效率高、响应速度快等优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无触点型交流稳压器，至少包含一电压补偿变压器、一交流调压器，该电压补偿变压器为初、次级绝缘，其次级串接在交流稳压器中输入输出回路的一线中，初级两端接在交流调压器的输出两端；其特征在于：所述的交流调压器包括全桥整流电路、降压型开关变换器、全桥切换电路、稳压控制电路及脉宽调制(PWM)电路、全桥驱动电路及换相电路，其中，交流调压器的交流输入两端与交流稳压器的输出端或输入端连接，并连接于该全桥整流电路的输入端，全桥整流电路的输出连接该降压型开关变换器，降压型开关变换器的输出连接由单向晶体开关管构成的全桥切换电路，全桥切换电路的输出即为该交流调压器的输出端；另外，该交流调压器的电压反馈端连接于交流稳压器的输出端，并连接稳压控制电路及脉宽调制(PWM)电路，脉宽调制(PWM)电路的输出控制降压型开关变换器，该交流调压器的电压反馈端和稳压控制电路的输出还连接换相电路，换相电路的输出连接全桥驱动电路，全桥驱动电路连接全桥切换电路。

根据上述技术方案，当所述的交流稳压器为单相稳压器，所述的电压补偿变压器为单相补偿变压器，其次级为串连接在该交流稳压器输入输出回路的零线或火线中。当所述的交流稳压器为三相稳压器，所述的电压补偿变压器为三相补偿变压器，其次级为串连接在该交流稳压器输入输出回路的火线中。

本实用新型是采用直流高频PWM变换技术，其交流稳压器是将交流电压整流成直流电压后，再进行直流调压处理，然后再将处理后的电压变换为交流电压，结构简单容易实现，同时体积小、重量轻、效率高、响应速度快。进一步的，当将PWM的直流基准改为正弦波基准时，还可实现改善波形谐波失真等功能。随着功率电子器件的发展，成本亦会大大降低。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。

图1为本实用新型单相交流稳压器连接示意图。

图2为本实用新型三相交流稳压器连接示意图。

图3本实用新型之交流调压器电路框图。

图4为本实用新型之交流调压器实施例电路原理图。

图5为图4中各点的波形示意图。

首先，请参见图1及图2所示，本实用新型一种交流稳压器，它包括一个电压补偿变压器1，该变压器1是初次级绝缘的，变压器的次级串连接在交流稳压器中输入输出回路的一线中，图1为单相稳压器，不分零线火线，图2为三相变压器，分别串线在火线中。补偿变压器1的初级两端接在一个交流调压器2的输出两端，该交流调压器2输入两端连接在交流稳压器的输出端或输入端，交流调压器2的输出两端连接补偿变压器1的初级绕组，电压反馈两端接交流稳压器输出端。

参见图3所示，交流调压器2由全桥整流电路21、Buck降压型开关变换器22、全桥切换电路23、稳压控制电路及PWM电路24、全桥驱动电路及换相电路25组成，稳压控制电路及PWM电路24的PWM输出控制Buck降压型开关变换器22的控制端，全桥驱动电路及换相电路2 5的换相及驱动控制连接全桥切换电路23。交流调压器2的交流输入两端与交流稳压器的输出端或输入端连接，并连接于全桥整流电路21的输入端，全桥整流电路21的输出两端连接Buck降压型开关变换器22，Buck降压型开关变换器22的输出端连接由晶体开关管构成的全桥切换电路23，该晶体开关管均为单向晶体开关管，全桥切换电路23两端即为该交流调压器2的输出两端，交流调压器2的电压反馈端连接于交流稳压器的输出端。

参见图4所示，交流调压器2的具体实施电路结构如下：交流稳压器的输出端作为交流调压器2的交流输入端，连接一个全桥整流电路21，全桥整流电路21的输出两端连接一个Buck降压型开关变换器22，由开关管S5、二极管D5、电感L及电容C组成，降压型开关变换器22的输出端连接一个由晶体管开关管S1、S2、S3、S4构成的全桥切换电路23，全桥切换电路23两端即为交流调压器2的输出两端，电压反馈取样端亦连接在交流稳压器的输出端。电压反馈取样端的反馈电压经D1与C1等组成的稳压控制电路的稳压，送入误差放大器，误差放大器的输出经一绝对值电路送入比较器，比较器的输出为PWM输出，该PWM电路的输出经一光电隔离器件的隔离，控制晶体开关管S5做PWM斩波，换相控制基于反馈电压与直流基准电压Vref的比较，经一选通器件(CD4019)的控制及光电隔离器件的隔离分别控制驱动开关管S1、S3或S2、S4的通断，作同相或反相调压输出。直流基准电压Vref通常可设定为220V。由于PWM电路与全桥驱动与换相电路为现有技术之成熟电路，在此请恕不予特别祥述。

交流调压器2工作原理如下：电压反馈取样端取出交流稳压器的输出电压送至稳压控制电路，它与稳压控制电路内设定的基准电压相减，其差值转换成脉宽调制(PWM)波形，该波形控制Buck降压型开关变换器的S5的通断，取样电压与基准电压相差越大PWM波形占空比越高。全桥驱动电路及换相电路的功能是：稳压器输入电压高于设定输出电压时，换相电路使交流补偿变压器工作在降压模式，为反相调压输出，反之输入电压低于设定输出电压时，换相电路应切换相位，使补偿变压器工作在升压模式，为同相调压输出。

本实用新型采用直流高频PWM变换技术，其交流稳压器是将交流电压整流成直流电压后，再进行直流调压处理，然后再将处理后的电压变换为交流电压，结构简单容易实现成本底。

以上所述的基准电压可以是直流电压，也可以是绝对值正弦波直流脉动电压，前者采用直流基准电压的交流稳压器只起到稳定交流电压的作用，后者采用绝对值正弦波直流脉动电压做基准电压，不但可以稳定输出电压，更可以改善输出波形。

Claims (3)

1、一种无触点型交流稳压器，至少包含一电压补偿变压器、一交流调压器，该电压补偿变压器为初、次级绝缘，其次级串接在交流稳压器中输入输出回路的一线中，初级两端接在交流调压器的输出两端；其特征在于：所述的交流调压器包括全桥整流电路、降压型开关变换器、全桥切换电路、稳压控制电路及脉宽调制(PWM)电路、全桥驱动电路及换相电路，其中，交流调压器的交流输入两端与交流稳压器的输出端或输入端连接，并连接于该全桥整流电路的输入端，全桥整流电路的输出连接该降压型开关变换器，降压型开关变换器的输出连接由单向晶体开关管构成的全桥切换电路，全桥切换电路的输出即为该交流调压器的输出端；另外，该交流调压器的电压反馈端连接于交流稳压器的输出端，并连接稳压控制电路及脉宽调制(PWM)电路，脉宽调制(PWM)电路的输出控制降压型开关变换器，该交流调压器的电压反馈端和稳压控制电路的输出还连接换相电路，换相电路的输出连接全桥驱动电路，全桥驱动电路连接全桥切换电路。

2、根据权利要求1所述的无触点型交流稳压器，其特征在于：所述的交流稳压器为单相稳压器，所述的电压补偿变压器为单相补偿变压器，其次级为串连接在该交流稳压器输入输出回路的零线或火线中。

3、根据权利要求1所述的无触点型交流稳压器，其特征在于：所述的交流稳压器为三相稳压器，所述的电压补偿变压器为三相补偿变压器，其次级为串连接在该交流稳压器输入输出回路的火线中。

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