CN2489367Y - 交流开关补偿式稳压器 - Google Patents

Abstract

一种交流开关补偿式稳压器,它包括控制保护电路、供电滤波器及输出滤波器,一变压器、一电能转换电路及一换向电路;变压器的次极串联在供电主回路中;电能转换电路的输入端连接到供电滤波器的输出端,电能转换电路的输出端连接到变压器的初级;换向电路连接在供电主回路中;控制保护电路同时连接电能转换电路及换向电路,该电力稳压器具有开关稳压电源的高品质因数,又有串联补偿稳压器的大功率输出。

Description

交流开关补偿式稳压器

本实用新型涉及一种交流开关补偿式稳压器，尤指一种采用串联控制和断续控制的组合控制方式，以脉宽调压代替传统的电动调压器调压，以电力半导体器件代替传统的机电装置，减小电磁转换引起的能量损耗，保证补偿稳压电源的大功率输出，提高电能转换效率及可靠性的交流开关补偿式稳压器。

目前国内、外用于电力系统稳定网络电压，保证电压质量的交流电力稳压器以电动调压补偿式的电力稳压器为主。该补偿式交流稳压器是九十年代初引进、消化、吸收国外先进电力电子技术而发展的新产品，其结构主要由电动调压器、补偿变压器及检测控制电路组成，它自动检测输出电压，并根据实测电压的高低，驱动可逆伺服电机，调整碳刷接触的有载调压器，改变调压器输出电压的方向及大小；连接在调压器输出端的补偿变压器的输出电压因而产生相应的变化；由于补偿变压器的输出端与电源串联，故稳压器输出电压为电源电压与补偿电压的矢量和，因此使补偿后的输出电压保持稳定。这种电路的主要特点是效率高，稳压效果好，适于用作大功率的电力稳压器，其容量可达到1000KVA左右。

尽管补偿式交流稳压器由于上述的特点而在我国方兴未艾，但该产品仍存然在的一些问题有待解决：

1)这种交流稳压器的电动调压器体积大，造价昂贵，需要消耗大量的硅钢片和电磁线等电力材料。

2)该产品的应变速度慢，由电压变化到开始动作需要0.5秒以上，碳刷移动调整电压的速度十分缓慢，因此在电源电压和负荷发生突变时，不能及时进行补偿；在电源电压和负荷频繁变化的场合，其稳压效果欠佳。

3)在频繁的动作中，碳刷极易磨损或断裂，使产品的可靠性及寿命受到严重影响；虽然一些电子仪器厂生产了滚动式碳刷以解决这一问题，但碳刷仍属于影响产品可靠性及寿命的易损部件。

4)由伺服电机、蜗轮蜗杆组成的电动调压器具有结构复杂的传动机构，其维护和检修的困难度较大。

近年来，电力电子技术取得了飞速发展，开关电源在现代电源技术中己占有重要地位。交流输入直流输出(AD)开关稳压电源、直流输入直流输出(DD)开关稳压电源己经广泛应用于工业、交通、电力、通信等各个领域。交流输入交流输出(AA)隔离式开关电源也在电机控制及UPS不间断供电电源(UPS)中得到应用。

为了实现能量的转换，各种开关电源中广泛应用整流器(交流—直流)、斩波器(直流—直流)、逆变器(直流—交流)、变压器(交流—交流)等转换装置，功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、大功率开关晶体管(IGBT)等器件广泛应用于较大功率的开关电源，PWM脉宽调制技术、功率因数校正技术发展十分迅速，新理论、新技术、新器件、新材料的发展使开关电源的发展进入了一个新阶段。实现开关电源的高功率因数和大功率输出已成为当前开关电源发展的两大课题，而用于电力系统的大功率开关电源更为人们所关注。

稳压电源按其控制方式可分为串联控制和断续控制两大类，上述现有的交流电力稳压器为串联控制补偿式稳压电源；而目前的开关稳压电源多属于断续控制，其原理为：通过调节触发脉冲宽度改变开关电路功率开关的导通比，由此达到稳压的目的。

AA正弦波输出开关逆变稳压电源采用了SPWM正弦波脉宽调制技术，SPWM逆变电源包括两级整流电路和两级开关逆变电路以及相应的控制保护电路，其工作原理是：交流电源输入电压经不可控桥式整流电路整流及大容量电容滤波后变为基本平滑的直流电压，作为交流稳压器电源。电源采用具有SPWM正弦波脉宽调制功能的开关电路，控制电路通过调节触发脉冲宽度不断改变电路功率开关的导通比。

上述的脉冲宽度随正弦控制电压的变化而近似呈正弦变化，滤波后的逆变输出电压为正弦电压。这种电路存在如下几个问题：

1)不可控桥式整流电路只有当输入电压幅值大于滤波电容两端电压时，整流二极管才能导通，故导通时间短，冲击电流大，功率因数低。为提高这种开关电源功率因数，在品质较高的产品中均采用动态功率因数调整技术，但结构复杂且成本高；

2)控制信号必须为正弦波，需要专门电路产生正弦交流信号，因此控制电路复杂；

3)受功率器件的限制，难以得到较大功率输出。

有鉴于上述现有技术中的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种交流开关补偿式稳压器，该稳压器采用串联控制和断续控制的组合控制方式，以脉宽调压代替传统的电动调压器调压，以电力半导体器件代替传统的机电装置，减小电磁转换引起的能量损耗，保证补偿稳压电源的大功率输出，提高电能转换效率、可靠性及稳压器的寿命。

本实用新型的另一目的在于提供一种交流开关补偿式稳压器，该稳压器取消一般开关电源的大容量滤波电容，使开关电路输入电流为正弦波，提高功率因数，改善输出电压的波形和失真程度，并与输入电压完全同步。

本实用新型的又一目的在于提供一种交流开关补偿式稳压器，该稳压器的工作频率为几十KHz，其控制的响应时间大大缩短，从而特别适应频繁变化的负荷。

本实用新型的再一目的在于提供一种交流开关补偿式稳压器，该稳压器无需采用动态功率因数调整技术即可制作高品质的稳压电源，其结构简单，整个装置的重量和尺寸大幅度减小，并且降低制造和使用的成本。

本实用新型的目的是通过如下的技术方案实现的：

一种交流开关补偿式稳压器，它包括用于控制变频电路的控制保护电路、供电滤波器及输出滤波器；该稳压器还设有一变压器、一电能转换电路及一换向电路，其中，变压器的次级串联在供电主回路中并与输出滤波器并联；电能转换电路的输入端连接到供电滤波器的输出端，电能转换电路的输出端连接到变压器的初级；换向电路连接在供电主回路中；控制保护电路同时连接电能转换电路及换向电路。

上述的变压器为工频变压器或高频变压器。

所述的电能转换电路为交流斩波器或直流斩波器或逆变电路或交流变频电路；其中，直流斩波器或逆变电路中可设有的滤除电源高频成分的滤波电容，该滤波电容具有保持输出电压为正弦波形的较小的容值。

所述的交流斩波器或直流斩波器为具有脉宽调制功能的交流斩波器或直流斩波器。

所述的逆变电路或交流变频电路为具有PWM脉冲幅度调制功能及PWM脉冲宽度调节功能的逆变电路或交流变烦电路。

所迷的换向电路为换向开关或双向可控整流电路或交流同步整流电路。

本实用新型具有如下的特点和效果：

1)由于采用集成化、模块化、高频化的电子电源装置取代传统电力变压器的机电装置，并且，开关式交流穗压电源工作于几十KHz，其控制的响应时间被大大缩短，因此特别适应于频繁变化的电力负荷。

2)由于用脉宽调压代替了传统的电动调压器调压，省去了体积大、造价昂贵，消耗大量硅钢片和电磁线的有载调压器，省略了由伺服电机、蜗轮蜗杆组成的传动机构，整个稳压器的重量和尺寸大幅度减小，制造和维护的成本也得到了降低。

3)由于用电力半导体器件代替了传统的机电装置，减小了电磁转换引起的能量消耗，提高了电能转换效率，并且具有可靠性高、寿命长的特点。由于取消了一般开关电源的大容量滤波电容，开关电路输入电流为正弦波，功率因数接近1；输出电压波形好，失真小且与输入电压完全同步。与目前广泛应用的SP规正弦脉宽调制开关电路相比，无需采用动态功率因数调整技术，结构简单又有较高性能价格比。

4)本实用新型取消了一般开关电源的大容量滤波电容，使开关电路输入电流为正弦波，提高了功率因数，改善了输出电压的波形和失真程度，并使其输出与输入电压完全同步。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型实施例1的主回路原理方框图。

图2为本实用新型实施例1的主回路波形示意图。

图3为本实用新型实施例1的电路原理图。

图4为本实用新型实施例2的主回路原理方框图。

图5为本实用新型实施例2的主回路波形示意图。

图6为本实用新型实施例2的电路原理图。

图7为本实用新型实施例3的主回路原理方框图。

图8为本实用新型实施例3的主回路波形示意图。

图9为本实用新型实施例3的电路原理图。

图10为本实用新型实施例4的主回路原理方框图。

图11为本实用新型实施例4的主回路波形示意图。

图12为本实用新型实施例4的电路原理图。

图13为本实用新型实施例5的主回路原理方框图。

图14为本实用新型实施例5的主回路波形示意图。

图15为本实用新型实施例5的电路原理图。

图16为本实用新型实施例6的主回路原理方框图。

图17为本实用新型实施例6的主回路波形示意图。

图18为本实用新型实施例6的电路原理图。

图19为本实用新型实施例7的主回路原理方框图。

图20为本实用新型实施例7的主回路波形示意图。

图21为本实用新型实施例7的电路原理图。

图22为本实用新型实施例8的主回路原理方框图。

图23为本实用新型实施例8的主回路波形示意图。

图24为本实用新型实施例8的电路原理图。

如图1、2、3所示：本实用新型第一实施例的主回路中设有一由场效应管M1、M2、M3、M4组成的交流斩波器，一由电容C1、C2、电感L1组成的滤波器、一工频补偿变压器B1及换向开关K。控制保护电路(图中未示)的一组输出端与场效应管M1、M2的控制端同时连接，控制保护电路(图中未示)的另一组输出端与场效应管M3、M4的控制端同时连接，由此控制保护电路分别控制两组场效应管导通或关断；由上述的两组场效应管组成斩波器，其工作于交流电源中，因此具有脉宽调制功能。正弦交流电压经该交流斩波器转化为脉宽可调的高频电压(如图2所示)，经电感L2以及电容C3组成的滤波电路滤波后变为与电源同步的工频交流电压(如图2所示)，该交流输出电压送至工频补偿变压器B1初级，该变压器输出端与电源串联。换向开关K工作在于交流状态下，(它可以是电器开关或工作在交流环境的半导体器件)其由根据控制保护电路输出的控制信号控制该换向开关的工作状态。控制保护电路(图中未示)通过检测稳压器输出电压的变化，自动调节所述的交流斩波器的输出脉宽，输出脉冲电压脉宽的占空比在0至50％范围变化，工频补偿变压器的初级及该变压器输出电压产生相应的变化，此时，稳压器输出的电压等于电源电压与补偿变压器输出电压的矢量和，由此实现稳压输出。当电源电压低于额定电压时，换向开关K的端子1与端子3接通，变压器输出电压与电源交流电压同相，实现升压补偿；当电源电压高于额定电压时，换向开关K的端子1与端子2接通，变压器输出电压与电源交流电压反相，实现降压补偿。由于换向开关K仅用于低电压或过电压的补偿变压器的电压相位切换，本实施例在电源过电压稳压要求不高的场合应用时，可省略该换向开关K。

如图4、5、6所示，本实用新型第二实施例的主回路设有由整流二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，由场效应管M1、M2组成直流斩波器、由电容C1、C2、电感L1组成的滤波器，工频补偿变压器B1和由场效应管M3、M4组成的直流换向开关。直流斩波器工作在直流状态，场效应管M1、M2工作在高频开关状态，因此具有脉宽调制功能；正弦交流电压经所述的桥式整流电路整流后，使整流输出电压保持正弦脉动电压波型，在经过桥式整流电路整流后，还可以通过电容滤波器滤除高频成分，而本实施例电路中的滤波电容容量较小，可忽略；如实际的整流管采用能工作在高频状态下的快恢复二极管，可不设滤波电容。直流斩波器脉宽通过控制保护电路(图中未示)调整，其输出电压为脉宽可调的高频电压。场效应管M5、M6组成的换向开关，根据控制保护电路的控制信号，控制两组开关的的工作状态，开关状态变化与线路工频电流同步变化，每一周期转换两次，使该电路输出电压变为正弦调幅、脉宽可调的交流高频电压(如图5所示)，经电感L2、电容C3组成的滤波电路滤波后变为与电源同步的工频交流电压。交流输出电压送至工频补偿变压器初级，变压器输出电压与电源串联。控制保护电路(图中未示)通过检测稳压器输出电压的变化，自动调节直流斩波器的输出脉宽，使工频补偿变压器初级及变压器输出电压产生相应的变化，稳压器输出的电压等于电源电压与补偿变压器输出电压的矢量和，由此实现稳压输出。当电源电压低于额定值时，补偿变压器输出的电压与电源电压相位相同，输出电压等于电源电压与补偿变压器输出电压之和。当电源电压高于额定值时，补偿变压器输出的电压与电源电压相位相反，输出电压等于电源电压与补偿变压器输出电压之差。本实施例电路可采用两种不同的控制方式：既可采用常用的半桥电路控制的两组脉冲分别控制场效应管M1、M2的导通与关断；也可采用单端正激电路的控制脉冲。如采用单端正激电路的控制脉冲，在场效应管M6处于导通状态时，场效应管M1由脉冲信号控制开通与关断，场效应管M2始终关断，其反接二极管起续流作用；场效应管M5处于导通状态时，场效应管M2由脉冲信号控制开通与关断，场效应管M1始终关断，其反接二极管起续流作用。

如图7、8、9所示，本实用新型第三实施例的主回路设有由整流二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，由场效应管M1、M2、电容C3、C31组成的逆变电路，高频变压器B2，由场效应管M5、M6、M7、M8以及可控硅D5、D6、D7、D8组成的两组双向可控同步整流器，由电容C1、C2、电感L1组成的滤波电路。该逆变电路工作在直流状态下，可采用桥式及半桥开关电路，本实施例电源的逆变电路不同于一般开关电源在于桥式整流输出端的滤波电容C3、C31的容量较小，仅滤除高频成分，(如整流管采用能工作于高频的快恢复二极管，可不设该滤波电容)，使输出电压波型仍为具有正弦半波的直流脉动电压(如图8所示)。场效应管M1、M2工作在高频开关状态，因此具有脉宽调制功能，开关频率数KHz以上，其输出脉冲电压脉宽的占空比在0至50％范围变化。本实施例通过采用PAM脉冲幅度调制技术实现高频脉冲电压幅度自动调整，电压幅度的变化受控于交流电源电压，电路输出电压为具有50Hz的正弦调幅载波高频电压。另外本实施例具有PWM脉冲宽度调节功能，通过PWM脉冲宽度调节功能实现输出电压的自动调整。高频开关电压输出到高频变压器B2。该变压器有两个功能：一是根据负荷要求进行电压转换，二是使输出电路与电源输入端隔离。双向可控整流电路工作在交流状态下，本实施例中该整流电路由两组交流可控整流器组成，在不同控制脉冲作用下，每组电路可具有三种工作状态。以场效应管M5、M6组成的交流双向可控整流器为例：当场效应管M5、M6的控制端输入O电压或负电压时，整流器的输入端与输出端保持开路，当场效应管M5的控制端输入正电压，场效应管M6的控制端输入O电压或负电压时，整流器的输入端与输出端之间正向导通、反向截止，当场效应管M6的控制端输入正电压，场效应管M5的控制端输入O电压或负电压时，整流器的输入端与输出端之间反向导通、正向截止。该电路受控于不同的控制脉冲，可实现可控双向整流，在实际电路中，控制脉冲是与逆变电路同步触发的、占空比固定为50％的高频脉冲。因此，根据电流的变化对控制端施加不同的电压时，电路的输出端可以得到正弦调幅交流半波开关电压(如图8所示)，输出电压经滤波电路，转换为正弦交流电压。控制保护电路(图中未示)通过检测稳压器输出电压的变化，自动调节逆变开关电路的输出脉宽，使高频变压器B2初级及变压器输出电压相应变化，稳压器的输出电压等于电源电压与补偿变压器输出电压的矢量和，由此实现稳压输出。本实施例通过改变高频变压器B2传输电压的大小和方向实现稳压。电源电压低于额定值时，变压器传输电压与电源电压方向相同时控制双向可控同步整流器导通，输出瞬时电压等于电源电压与高频变压器B2输出电压之和，滤波输出电压高于电源电压，实现升压补偿。电源电压高于额定值时，变压器传输电压与电源电压方向相反时控制双向可控同步整流器导通，输出瞬时电压等于电源电压与高频变压器B2输出电压之差，滤波输出电压低于电源电压，实现降压补偿。

如图10、11、12所示，本实用新型第四实施例的主回路设有由整流二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，场效应管M1、M2、电容C3、C31组成的逆变电路，高频变压器B2，由场效应管M5、M7以及场效应管M6、M8组成的两组交流同步整流器，由电容C1、C2、电感L1组成的滤波电路。该逆变电路工作在直流状态，其与一般开关电源常用的逆变电路基本相同，采用桥式及半桥开关电路，本实施例中该逆变电路不同于一般开关电源在于桥式整流输出端的滤波电容C3、C31的容量较小，其仅滤除高频成分，(如整流管采用能工作于高频的快恢复二极管，可不设滤波电容)，而电压波型仍为具有正弦半波的直流脉动电压(如图11所示)。场效应管M1、M2工作在高频开关状态，因此具有脉宽调制功能，其开关频率数KHz以上，输出脉冲电压脉宽的占空比在0至50％范围变化。该电路通过采用PAM脉冲幅度调制技术实现高频脉冲电压幅度自动调整，电压幅度的变化受控于交流电源电压，电路输出的电压为具有50Hz正弦调幅载波高频电压。高频开关电压输出至高频变压器B2。该变压器有两个功能：第一是根据负荷要求进行电压转换，第二是使输出电路与电源输入端隔离。交流同步整流电路工作在交流状态，当控制端输入正电压时每组开关的两只场效应管同时导通，当控制端输入负电压或0电压时两只场效应管同时关断。在控制信号作用下，实现双向可控同步整流，使高频电压向工频电压的转换，交流同步整流电路的控制脉冲与开关逆变电路控制脉冲保持同步，脉宽同时变化。交流同步整流电路的输出电压等于电源电压与高频变压器B2输出电压之和，经滤波后变为正弦交流电压。控制保护电路(图中未示)通过检测稳压器输出电压的变化，自动调节逆变开关电路和交流同步整流电路的输出脉宽，高频变压器B2初级及变压器输出电压产生相应变化，使输出电压保持稳定。本实施例的特点是高频变压器B2输出电压始终与电源电压保持相同方向，由于交流同步整流电路与前面的高频开关电路同步控制，按电压变化调整高频电压的脉宽实现稳压输出。

如图13、14、15所示，本实用新型第五实施例的主回路设有由场效应管M1、M2、M3、M4、电容C3、C31组成的半桥式交流变频电路，高频变压器B2，由场效应管M5、M6和场效应管M7、M8组成的两组交流同步整流器，由电容C1、C2、电感L1组成的滤波电路。交流变频电路工作在交流状态，可采用桥式及半桥开关电路。该交流变频电路输入普通交流50Hz电压，开关电路工作在交流电源下，其开关频率为数KHz以上。当控制端输入正电压时每组开关的两只场效应管同时导通，当控制端输入负电压或0电压时两只场效应管同时关断。该电路采用PAM脉冲幅度调制，实现了高频脉冲电压幅度自动调整，其电压幅度的变化受控于交流电源电压；该电路输出电压为具有50Hz的正弦调幅载波高频电压(如图14所示)，该载波电压与正弦交流电源电压同步变化。另外，该电路具有PWM脉冲宽度调节功能，通过PWM脉冲宽度调节功能实现电压自动调整。高频开关电压输出到高频变压器B2，该变压器根据负荷要求进行电压转换，并且使输出电路与电源输入端隔离。交流同步整流电路为一交流开关电路，对于每组交流同步整流电路，当控制端输入正电压时，每组开关的两只场效应管同时导通；当控制端输入负电压或0电压时，两只场效应管同时关断，在控制信号的作用下，实现双向可控同步整流，使高频电压向工频电压的转换；交流同步整流电路的控制脉冲与开关逆变电路控制脉冲保持同步，其脉宽相同变化。因此，交流同步整流电路的输出电压等于电源电压与高频变压器B2输出电压之和，经滤波后变为正弦交流电压。控制保护电路(图中未示)通过检测稳压器输出电压的变化，自动调节逆变开关电路和交流同步整流电路的输出脉宽，高频变压器B2初级及变压器输出电压相应变化，使输出电压保持稳定。本实施例的特点是：高频变压器B2输出电压始终与电源电压保持相同方向，由于交流同步整流电路与前面的高频开关电路同步控制，按电压变化调整高频电压的脉宽实现了稳压输出。

在本实施例的基础上，增加直流电源以及直流逆变为交流的高频开关电路，可以制作不间断电源。

如图16、17、18所示，本实用新型第六实施例的主回路设有由场效应管M1、M2、M3、M4、电容C3、C31组成的半桥式交流变频电路，高频变压器B2，由场效应管M5、M6和M7、M8组成的两组双向可控整流电路，由电容C1、C2、电感L1组成的滤波电路。该交流变频电路工作在交流状态下，可采用桥式及半桥开关电路。交流变频电路输入普通交流50Hz电压，其开关频率为数KHz以上。当其控制端输入正电压时，每组开关的两只场效应管同时导通，当其控制端输入负电压或0电压时，两只场效应管同时关断。该电路通过采用PAM脉冲幅度调制技术实现高频脉冲电压幅度自动调整，电压幅度的变化受控于交流电源电压，该电路输出电压为具有50Hz的正弦调幅载波高频电压(如图17所示)；该载波电压与正弦交流电源电压同步变化。另外，该电路具有PWM脉冲宽度调节功能，通过PWM脉冲宽度调节功能实现输出电压的自动调整，其输出脉冲电压脉宽的占空比在0至50％范围内变化。高频开关电压输出至高频变压器B2，该变压器根据负荷要求进行电压转换，并且使输出电路与电源输入端隔离。双向可控整流电路工作在交流电源中，本实施例的电路由两组交流可控整流器组成，在不同控制脉冲作用下，每组电路可具有三种工作状态。以场效应管M5、M6组成的交流可控整流器为例：当场效应管M5、M6控制端输入0电压或负电压时，输入与输出端保持开路；当场效应管M5控制端输入正电压，场效应管M6控制端输入0电压或负电压时，整流器的输入端与输出端正向导通、反向截止，当场效应管M6的控制端输入正电压，场效应管M5的控制端输入0电压或负电压时，整流器的输入端与输出端反向导通、正向截止。该电路受控于不同的控制脉冲，可实现可控双向整流。在实际电路中，控制脉冲与逆变电路同步触发占空比固定为50％的高频脉冲。因此，根据电流的变化对控制端施加不同的电压，该电路可以得到正弦调幅交流开关电压；该输出电压经滤波电路，转换为正弦交流电压。控制保护电路(图中未示)通过检测稳压器输出电压的变化，自动调节逆变开关电路的输出脉宽，使高频变压器B2初级及变压器的输出电压产生相应的变化。稳压器的输出电压等于电源电压与补偿变压器输出电压的矢量和，由此实现稳压输出。本实施例通过改变高频变压器B2传输电压的大小和方向实现稳压。电源电压低于额定值时，该变压器传输电压与电源电压方向相同时控制双向可控同步整流器导通，输出瞬时电压等于电源电压与高频变压器B2输出电压之和，滤波输出电压高于电源电压，实现升压补偿。电源电压高于额定值时，该变压器传输电压与电源电压方向相反时控制双向可控同步整流器导通，输出瞬时电压等于电源电压与高频变压器B2输出电压之差，滤波输出电压低于电源电压，实现降压补偿。

如图19、20、21所示，本实用新型第七实施例的主回路设有由整流二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，由场效应管M1、M2、电容C3、C21组成的逆变开关电路，高频变压器B2，由整流二极管D5、D6、D7、D8组成的第二组桥式整流器，由场效应管M5、M6组成的换向开关，由电容C1、C2、电感L1组成的滤波电路。

逆变电路工作在直流状态，其与一般开关电源常用的逆变电路基本相同，可采用桥式及半桥开关电路，本实施例的逆变电路不同于一般的开关电源在于：桥式整流输出端的滤波电容C3、C31的容量较小，仅滤除高频成分，(如整流管采用能工作于高频的快恢复二极管，可不设该滤波电容)，电压波型仍为具有正弦半波的直流脉动电压(如图20所示)。场效应管M1、M2工作在高频开关状态，因此具有脉宽调制功能，其开关频率为数KHz以上。该电路通过采用PAM脉冲幅度调制实现高频脉冲电压幅度的自动调整，电压幅度的变化受控于交流电源的电压，该电路输出电压为具有50Hz的正弦调幅载波高频电压。另外，该电路具有PWM脉冲宽度调节功能，通过PWM脉冲宽度调节功能实现电压自动调整，输出脉冲电压脉宽的占空比在0至50％范围内变化。高频开关电压输出至高频变压器B2，该变压器B2根据负荷要求进行电压转换，并且使输出电路与电源输入端隔离。该变压器输出端的桥式整流和换向开关电路组成的同步整流电路，实现高频电压向工频电压的转换，换向开关电路控制脉冲采用与逆变电路同步、脉宽可调的脉冲；当电源输入为正半周时，无论场效应管M1或场效应管M2导通，场效应管M5都工作在导通状态，场效应管M6关断；电源输入为负半周时，无论场效应管M1或场效应管M2导通，场效应管M6都工作在导通状态，场效应管M5关断；M5与M6之间开关状态的转换与工频电流同步。可控同步整流电路的输出电压等于电源电压与高频变压器B2输出电压之和，经滤波后变为正弦交流电压。本实施例的特点是：高频变压器B2输出电压始终与电源电压保持相同方向，控制保护电路(图中未示)通过检测稳压器输出电压的变化，自动调控换向开关的高频脉宽，实现稳压输出。因此，前面的逆变电路若采用占空比50％脉宽不可调的开关电路，仅对换向开关电路的高频电压的脉宽按电压变化调整，也可达到同样目的。

如图22、23、24所示，本实用新型第八实施例的主回路设有由场效应管M1、M2、M3、M4、电容C3、C31组成的半桥式交流变频电路，由整流二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，高频变压器B2，由场效应管M5、M6组成的换向开关，由电容C1、C2、电感L1组成的滤波电路。该交流变频电路工作在交流状态，采用桥式及半桥开关电路。该交流变频电路输入普通交流50Hz电压，该开关电路工作在交流电源，其开关频率为数KHz以上。当交流变频电路的控制端输入正电压时每组开关的两只场效应管同时导通，当交流变频电路的控制端输入负电压或0电压时两只场效应管同时关断。该电路通过采用PAM脉冲幅度调制技术实现高频脉冲电压幅度的自动调整，电压幅度的变化受控于交流电源的电压，电路输出电压为具有50Hz的正弦调幅载波高频电压(如图23所示)，该载波电压与正弦交流电源电压同步变化。另外，该电路具有PWM脉冲宽度调节功能，通过PWM脉冲宽度调节功能实现电压自动调整。高频开关电压输出至高频变压器B2。该变压器B2根据负荷要求进行电压转换，并使输出电路与电源输入端隔离。该变压器B2输出端由桥式整流和换向开关电路组成的同步整流电路将高频电压向工频电压的转换，换向开关电路控制脉冲采用与逆变电路同步、脉宽可调的脉冲；当电源输入为正半周时，无论场效应管M1、M2导通或场效应管M3、M4导通，场效应管M5都工作在导通状态，场效应管M6关断；当电源输入为负半周时，无论场效应管M1、M2导通或场效应管M3、M4导通，场效应管M6都工作在导通状态，场效应管M5关断；场效应管M5与场效应管M6之间开关状态的转换与工频电流同步。可控同步整流电路的输出电压等于电源电压与高频变压器B2输出电压之和，经滤波后变为正弦交流电压。本实施例的特点是：高频变压器B2输出电压始终与电源电压保持相同方向，控制保护电路(图中未示)通过检测稳压器输出电压的变化，自动调控换向开关的高频脉宽，实现稳压输出。因此，上述的交流变频电路若采用占空比50％脉宽不可调的开关电路，仅对换向开关电路的高频电压的脉宽按电压变化调整，也可达到同样目的。

上述各实施例电路的脉宽调制可采用开关电源中所常用的各种专用集成电路，对控制方案有不同的要求可采用通用逻辑电路组合或单片机编程实现(图中未示)。

上述各实施例所涉及的逆变电路、交流变频电路，均采用半桥电路，在实际应用中也可采用全桥电路。

Claims (7)

1、一种交流开关补偿式稳压器，它包括用于控制变频电路的控制保护电路、供电滤波器及输出滤波器，其特征在于：该稳压器还设有一变压器，一电能转换电路及一换向电路；其中：变压器的次级串联在供电主回路中并与输出滤波器并联；电能转换电路的输入端连接到供电滤波器的输出端，电能转换电路的输出端连接到变压器的初级；换向电路连接在供电主回路中；控制保护电路同时连接电能转换电路及换向电路。

2、如权利要求1所述的交流开关补偿式稳压器，其特征在于：所述的变压器为工频变压器或高频变压器。

3、如权利要求1所述的交流开关补偿式稳压器，其特征在于：所述的电能转换电路为交流斩波器或直流斩波器或逆变电路或交流变频电路。

4、如权利要求3所迷的交流开关补偿式稳压器，其特征在于：所述的直流斩波器或逆变电路中设有的滤除电源高频成分的滤波电容，该滤波电容具有保持输出电压为正弦波形的较小的容值。

5、如权利要求3所述的交流开关补偿式稳压器，其特征在于：所述的交流斩波器或直流斩波器为具有脉宽调制功能的交流斩波器或直流斩波器。

6、如权利要求3所述的交流开关补偿式稳压器，其特征在于：所述的逆变电路或交流变颠电路为具有PWM脉冲幅度调制功能及PWM脉冲宽度调节功能的逆变电路或交流变频电路。

7、如权利要求1所述的交流开关补偿式稳压器，其特征在于：所述的换向电路为换向开关或双向可控整流电路或交流同步整流电路。

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