CN2497481Y - 变频电源中的源电压取样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及输入电的取样装置,公开了一种用于变频电源中的源电压取样装置,所述装置是在反激式开关电源的开关变压器的次级线圈中,设有一个输入电压取样电路,并将取样电压送至变频电路中,变频电路可及时调节输出能量,从而保证了变频系统的工作稳定。本实用新型具有电路结构简单,成本低,精度高,一致性好,强电与弱电隔离性好,弱电信号电路安全性好,弱电信号电路易于测量、高速、维修,抗干扰性强等优点。

Description

变频电源中的源电压取样装置

技术领域

本实用新型涉及变频电源中的电压取样调节技术，具体涉及一种用于变频电源中，可对输入的源电压进行比例取样的装置。

背景技术

在变频电源中，市电整流后的直流电压值是一个十分重要的参数，而输入电压的变化将对变频系统的工作稳定性产生较大的影响，为实现检测输入电压的变化值，进而根据输入电压的变化值调节和控制变频电源的输出能量，使变频系统工作更稳定，因此在变频系统的电源电路中都设有用于检测输入电压变化值的源电压取样装置，现在所采用的电压取样结构主要有两种，一种是采用简单的电阻分压取样，这种结构难以实现强电与弱电在电方面的物理隔离；因控制电路与强电电网没有隔离，控制电路易损坏，在检修时还容易发生安全事故；还有一种利用“振荡—变压器隔离”的结构，这种结构虽可实现电压隔离取样，但结构复杂，成本高；现有取样电路还存在检测精度不高的缺点，从而影响变频系统的工作。

附图1和附图2示出了上述两种常用于变频电源中的源电压取样电路原理：

在图1中，L-N之间接市电经Q1，C1整流，滤波，P点电压为整流后的直流电压，R1，R2为简单的电阻分压取样，S点电压为取样电压。但S点与L、N、P之间在电路连接上没有实现物理隔离。

在图2中，L-N之间接市电经Q1，C1整流，滤波。P点电压为整流后的直流电压。R1，R2为简单的电阻分压，经振荡，变压器隔离，检波，S点的电压即为取样电压。S点虽然与L、N、P点有电隔压。但这种取样电路结构复杂，取样检测精度低，成本高。

图6是通用的反激式开关稳压电源的电原理框图。K-L接市电，经BRIDGE1整流及C2滤波形成高压直流电源，I-J为电源的输出，R1、R2形成输出电压的取样，经与基准进行比较、误差放大及光电隔离后提供给控制电路，控制电路控制开关的导通与截止。开关导通时，高压直流电源给开关变压器T1充能量[充磁]；开关截止时，开关变压器经次级向电路充电，输出能量。它是一个负反馈系统，最终I-J得到一基本稳定的直流电压，这是经常使用的一种反激式开关稳压电源的电原理。

发明内容

本实用新型要解决技术问题是，提供一种用于变频电源的源电压取样装置，本装置在结构上可保证取样电路与市电电路实现完全隔离，取样值准确，并且结构简单，易于实现。

解决上述问题的技术方案是：构造一种用于变频电源的源电压取样装置，包括开关变压器，与开关变压器初级线圈相连接的反激式开关电源控制电路，其特征在于，所述开关变压器中至少设有一组电压输出次级线圈，次级线圈上连接有开关电源输出电路，所述开关电源输出电路按反激式开关电源原理工作，即在开关管截止时，开关变压器向开关电源输出电路放电，经过输出电压取样，光耦隔离反馈到反激式开关电源控制电路；所述次级线圈上连接有源电压取样电路，连接源电压取样电路的次级线圈可以是专用的，也可以是与其他电路公用的。无论是怎样的形式，源电压取样电路的取样总是在开关管导通时，开关变压器充磁期间完成；所述源电压取样电路的输出接口与变频电源的调控电路相连接。

从上述本实用新型所述用于变频电源中的源电压取样装置的技术方案中可知，本实用新型在取样原理和取样装置的结构上并不是很复杂，但是却解决了原变频系统中，由于电压取样方法和取样装置的缺陷所引起的电路安全系数低、或取样电路复杂，准确性低等长期得不到解决的问题，与原电压取样方法和取样装置相比较，具有以下优点：本实用新型在开关变压器的次级线圈中设置取样电路，在电路结构上可使得源电压取样电路与输入电网完全隔离，从而保证了源电压取样电路的安全；取样电压随源电压成线性变化关系，准确度高；安全的源电压取样电路与变频系统的控制电路连接实现了变频系统的控制电路与输入电网完全隔离，提高了变频系统的安全性；也增强了变频系统控制电路的抗干扰能力，可使得变频系统的调控精度提高，运行稳定性提高。

在本实用新型中，利用了反激式开关电源中，开关管导通时，开关变压器初级电压等于源电压，次级电压与初级电压的比等于次级线圈与初级线圈的匝数比，提取此时的次级电压即得到源电压的成线性关系的样值。在开关管截止，开关变压器释放磁能期间，源电压取样电路不提取次级电压。

附图说明

图1为原变频电源取样电路之一的电原理图；

图2为原变频电源取样电路之二的电原理图；

图3为本实用新型中源电压取样电路装置实施例一的电原理示意图；

图4为本实用新型中源电压取样电路装置实施例二的电原理示意图；

图5为图3、4中源电压取样电路在开关管导通时与源电压取样有关的交流等效电路；

图6为通用的反激式开关稳压电源的原理框图；

图7为本实用新型应用在变频电源中的电原理框图。

具体实施方式

通常，在反激式开关电源中，当电源中的开关管导通时，输入电压源向设置在电路中的开关变压器输入能量并贮存；当开关管截止时，开关变压器输出所贮存的能量，并且输出的能量等于输入的能量。而通过开关变压器输出能量均是在开关管截止时进行的；本实用新型的核心方法是在开关管导通时，通过开关变压器输出能量。具体方法是，在开关管导通时，输入电压源的电压全部加在开关变压器的初级，利用变压器的磁耦合，变压器的次级输出的电压与初级输入的电压成正比，提取此时的次级电压，即可判断初级输入电源的电压，所提取的电压基本上与初级输入的电压成线性关系，通过在开关变压器的次级设置取样电路，既能保证取样电路的安全性能，又能提高取样电压的准确度。

基于上述源电压的取样方法，本实用新型提供了二种结构的源电压取样装置，一种源电压取样装置如图4所示，是在反激式开关电源的开关变压器的次级线圈中设置一个源电压取样电压输出电路，次级线圈的输出端G-H之间的输出直流电压，在开关管导通时，是与加在初级线圈A-B两端的电压成正比的，这样源电压取样电路可将检测到的输入电压的变化值，以成正比的线性变化值，传送至变频系统的调控电路中，使变频电路及时调整输出能量，保证变频系统的工作稳定。

另一种源电压取样装置的结构如图3所示，是在反激式开关电源的开关变压器中增加一组次级线圈，专门用于检测初级输入电源的电压，其取样工作原理和输出控制原理与第一种相同。

本实用新型所提供的源电压取样装置，无论是增加一个次级还是利用原有的开关变压器的一个次级来检测初级输入电源的电压，都是利用了反激式开关电源中，开关管导通时，开关变压器中的能量传输。一般来说，采用如图3所示的源电压取样装置，使用较方便。根据本实用新型所提供的源电压取样方法，可以设计出许多种源电压的取样装置，上述图3、图4所示取样装置只是其中的两个实施例。

图5所示为图3、4中源电压取样电路在开关管导通时与源电压取样有关的交流等效电路。利用图5及下面的计算过程可以进一步说明本实用新型所述装置的有效性。

在图5中，初级线圈两端点电压Vab，初级匝数为n1，次级线圈两端点电压为Vcd，次级匝数为n2。源电压为Vc2，样电压为Vgh。

Vcd＝(n2/n1)*Vab

当开关管导通时[由于Vc2远大于开关管饱和压降]，Vab＝Vc2

所以Vcd＝(n2/n1)*Vc2

次级经D2向R3、C3网络充电。

设计时可令Vcd远大于D2的正向压降，

所以Vgh＝Vcd

Vgh＝(n2/n1)*Vc2

在开关管截止时，Vab≠Vc2

由于此时Vcd与开关管导通时极性相反，D2截止。C3上的电荷经R3及负载放电，设计放电时常数远大于放电时隙，则在开关电源开/关的整个周期内可以确保Vcd≈(n2/n1)*Vc2。

由本实用新型所提供的输入电压取样装置，具有电路简单，成本低，精度高，一致性好，强电与弱电隔离性好，弱电信号电路安全性好，弱电信号电路易于测量、调整维修，抗干扰性强等优点。

本实用新型可广泛应用于变频电源中，能安全准确地完成输入电压取样；尤其用于变频空调中，检测供给末级IPM或IGBT组的直流电源电压；也可以用于其他需要进行源电压取样的电器或系统中。

Claims (2)

1、一种用于变频电源的源电压取样装置，包括开关变压器，其特征在于，所述开关变压器中设有至少一组电压输出次级线圈，所述次级线圈上连接有源电压取样电路，所述源电压取样电路的输出接口与变频电源的控制电路相连接。

2、根据权利要求1所述用于变频电源的源电压取样装置，其特征在于，所述开关变压器中设有二组电压输出次级线圈，在其中一组次级线圈上连接有源电压取样电路，所述源电压取样电路的输出接口与变频电源的控制电路相连接。

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