CN2771916Y - 电压周波过零功率补偿电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型电压周波过零功率补偿电路包括自动调节电路，自动调节电路设有与同步电源分别相连的同步电路和补偿电路，补偿电路包括补偿取样电路和电子开关，电子开关将补偿取样电路输出的补偿取样信号接至自动调节电路，控制信号接至负载电路。本实用新型有益的技术效果是：由于采用了一种独特的补偿取样电路以及相应的分频器和延时电路，大大改善了电压在周波过零时对功率补偿控制的作用，为电阻负载或变压器负载提供了一种高精度和高线性度、抗干扰性能强的电压周波过零功率补偿电路。

Description

电压周波过零功率补偿电路

技术领域

本实用新型涉及电子控制电路，特别涉及一种电压周波过零功率补偿电路。

背景技术

在控制系统中，以电加热的温度控制系统为例，当外电压变化±10％时，输出功率变化为+21％和-19％，对于要求比较高、特别是有滞后、惯性大的对象，会引起较大的温度波动。为了克服外电压变化造成的影响，通常取外电压变化值与给定值叠加，来达到稳定输出功率的目的。这种方法只是在某点的附近有较好的控制效果，而其他点则发生过补偿或欠补偿。另一种方法是采用开平方曲线，其补偿效果也不好，因为获得精确的开平方曲线很困难。有些厂家在子系统前加设稳压器，其投资太大。九十年代采用I2或I×V局部反馈的控制方法，但是仅适用于移相调压系统，在调功系统中效果不理想，而且其电路比较复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供一种高精度和高线性度、抗干扰性能强的电压周波过零功率补偿电路。

为达到上述目的，本实用新型电压周波过零功率补偿电路，包括由依次相连的双向积分器、定值比较器、比较触发器、功放电路和晶闸管负载电路组成的自动调节电路，自动调节电路的输入为负载调节信号，输出为对该负载电压的控制信号，自动调节电路设有与同步电源分别相连的同步电路和补偿电路，其中：

同步电路输出的同步信号接至比较触发器的输入端；

补偿电路包括与同步电源依次相连的电压变换器、补偿取样电路和电子开关，电子开关分别与补偿取样电路、双向积分器和比较触发器相连，比较触发器的输出信号控制电子开关，将所述补偿取样电路输出的补偿取样信号接至双向积分器的输入端；电压变换器输出DC24V电压；补偿取样电路由稳压管、第一电阻和第二电阻相互串联的分压器以及电压跟随器组成，稳压管接有补偿电阻，第二电阻并联有电容，第二电阻上的分压输出接至电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出接至电子开关；

在同步电路和补偿电路的控制下，比较触发器的输出信号经功放电路接至晶闸管负载电路。

本实用新型电压周波过零功率补偿电路，其中所述同步电路由与同步电源依次相连的滤波器、同步触发器和分频器组成，输入的是同步电压信号，输出的是同步分频信号。

本实用新型电压周波过零功率补偿电路，其中所述分频器为1、2、4、8、16、……128分频器，采用芯片4024构成。

本实用新型电压周波过零功率补偿电路，其中所述比较触发器和同步触发器分别采用D触发器4013构成。

本实用新型电压周波过零功率补偿电路，其中所述比较触发器和功放电路之间接发有延时电路，采用芯片LM358构成，其延时时间为4～5mS。

本实用新型电压周波过零功率补偿电路，其中所述电压跟随器为由三极管构成的射极跟随器。

本实用新型电压周波过零功率补偿电路，其中所述电压跟随器采用运算放大器构成。

本实用新型电压周波过零功率补偿电路，其中所述自动调节电路具有相同的3路，分别接在三相负载电路中。

本实用新型提供的电压周波过零功率补偿电路，其有益的技术效果是：由于采用了一种独特的补偿取样电路以及相应的分频器和延时电路，大大改善了电压在周波过零时对功率补偿控制的作用，为电阻负载或变压器负载提供了一种高精度和高线性度、抗干扰性能强的电压周波过零功率补偿电路。

附图说明

下面将结合实施例参照附图对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型电压周波过零功率补偿电路的方框图；

图2是本实用新型电压周波过零功率补偿电路电路图(电阻负载)；

图3是本实用新型电压周波过零功率补偿电路电路图(变压器负载)；

图4是本实用新型其他的实施例的补偿取样电路的电路图。

具体实施方式

首先，说明本实用新型电压周波过零功率补偿电路的功率补偿原理。

在电路中，负载功率可以表示为下式：

      P＝(U²/R)*(t/T₀)                               (1)

其中，t为导通时间，T₀为固定周期，可得：

      dP/P＝2dU/U+dt/t                               (2)

令dP/P＝0，则有dt/t＝-2dU/U                          (3)

即只要使负载导通时间的变化值为电压变化值的-2倍，输出功率即可不变。本实用新型电压周波过零功率补偿电路据此设计了独特的补偿取样电路。

参照图1和图2，本实用新型电压周波过零功率补偿电路的实施例，包括双向积分器2、定值比较器3、比较触发器4、功放电路6和晶闸管负载电路7组成的自动调节电路，自动调节电路的输入为负载调节信号1，输出为对该负载电压的控制信号。

在上述自动调节电路中，设有与同步电源8分别相连的同步电路和补偿电路。其中，同步电路由与同步电源8依次相连的滤波器12、同步触发器13和分频器14组成。分频器14为1、2、4、8、16、……128分频器，根据被补偿的负载对象决定。分频器14采用芯片4024构成。同步电路输入的是同步电压信号，输出的是同步分频信号，该同步分频信号接至比较触发器4的输入端。

补偿电路包括与同步电源8依次相连的电压变换器9、补偿取样电路10和电子开关11，电子开关11分别与补偿取样电路10、双向积分器2和比较触发器4相连，比较触发器4的输出信号控制电子开关11，将补偿取样电路10的补偿取样信号接至双向积分器2的输入端。电压变换器9输出DC24V电压。补偿取样电路10由两个稳压管D2、D2^*、第一电阻R48和第二电阻R49串联的分压器以及由三极管T44射极跟随器构成的电压跟随器组成，稳压管D2^*并联接有补偿电阻R47和R46，第二电阻R49并联有电容C411，第二电阻R49上的分压接至电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出接至电子开关11。参照图4，在本实用新型其他的实施例中，电压跟随器还可以采用运算放大器IC7构成。

比较触发器4和同步触发器13分别采用D触发器4013构成。在比较触发器4和功放电路6之间接发有延时电路5，采用芯片LM358构成，其延时时间为4～5mS。

在同步电路和补偿电路的控制下，比较触发器4的输出信号经功放电路6接至晶闸管负载电路7。

上述自动调节电路具有相同的3路，分别接在三相负载电路中。

下面说明本实用新型电压周波过零功率补偿电路实施例的工作过程。

参照图4，在补偿取样电路10中，电压变换器9输出的DC24V电压接至输入端，调整补偿电阻R47、R46、第一电阻R48和第二电阻R49，使输出为5V±1V，对应负载电源220V±10％，可以使功率补偿的精度小于1.5％，功率补偿的线性度小于1％。

参照图1和图2或图3，输入的负载调节信号1(0～5V)接至双向积分器2，当积分输出低于5V时，定值比较器3输出高电位。由滤波器12、同步触发器13和分频器14输出的同步分频信号接至比较触发器4，比较触发器4翻转，输出高电位，经延时电路5、功放电路6接至晶闸管负载电路7，晶闸管导通，给负载供电。同时，比较触发器4打开电子开关11，将补偿取样电路10输出的补偿取样信号接至双向积分器2的输入端。双向积分器2进行反向积分，当积分输出于高5V时，定值比较器3输出低电位。当同步分频信号接至比较触发器4时，比较触发器4翻转，输出低电位，晶闸管截止，负载断电。电子开关11也同时关断，输入的负载调节信号1重新开始正向积分，重复上述过程。

图2是电阻负载时的电路。在上述负载加电和断电的过程中，改变输入的负载调节信号1，在补偿取样信号的自动控制下，即可满意地完成负载功率的补偿。

本实用新型提供的电压周波过零功率补偿电路有以下的特点：

1.同步信号经分频器14再接至比较触发器4，负载得到的一组电压可以是单周波，也可以是多周波(1、2、4、8、16、……128)，可任意选择。

2.比较触发器4后面加上延时电路5，大大改善了电压在周波过零时对功率补偿控制的作用，延时时间可根据负载功率因数COSα来调整，实现真正的电流过零触发。

3.选用多周波(如8、16)，延时时间为4～5mS，可以带变压器负载(采用图3的电路)。

4.设置了时间常数为1mS滤波器12电路，提高了抗干扰性能。

正是由于采用了独特的补偿取样电路以及相应的分频器和延时电路，本实用新型电压周波过零功率补偿电路的精度小于1.5％，功率补偿的线性度小于1％，成为一种高精度和高线性度、抗干扰性能强的电压周波过零补偿电路。

Claims (9)

1.一种电压周波过零功率补偿电路，包括由依次相连的双向积分器(2)、定值比较器(3)、比较触发器(4)、功放电路(6)和晶闸管负载电路(7)组成的自动调节电路，所述自动调节电路的输入为负载调节信号(1)，输出为对该负载电压的控制信号，其特征在于，所述自动调节电路设有与同步电源(8)分别相连的同步电路和补偿电路，其中：

所述同步电路输出的同步信号接至所述比较触发器(4)的输入端；

所述补偿电路包括与所述同步电源(8)依次相连的电压变换器(9)、补偿取样电路(10)和电子开关(11)，所述电子开关(11)分别与补偿取样电路(10)、所述双向积分器(2)和所述比较触发器(4)相连，所述比较触发器(4)的输出信号控制电子开关(11)，将所述补偿取样电路(10)输出的补偿取样信号接至所述双向积分器(2)的输入端；所述电压变换器(9)输出DC 24V电压；所述补偿取样电路(10)由稳压管(D2、D2^*)、第一电阻(R48)和第二电阻(R49)相互串联组成的分压器以及电压跟随器组成，所述稳压管(D2^*)接有补偿电阻(R47、R46)，所述第二电阻(R49)并联有电容(C411)，所述第二电阻(R49)上的分压输出接至所述电压跟随器的输入端，所述电压跟随器的输出接至所述电子开关(11)；

在所述同步电路和所述补偿电路的控制下，所述比较触发器(4)的输出信号经所述功放电路(6)接至所述晶闸管负载电路(7)。

2.根据权利要求1所述的电压周波过零功率补偿电路，其中所述同步电路由与所述同步电源(8)依次相连的滤波器(12)、同步触发器(13)和分频器(14)组成，所述同步电路输入的是同步电压信号，输出的是同步分频信号。

3.根据权利要求1或2所述的电压周波过零功率补偿电路，其中所述分频器(14)为1、2、4、8、16、……128分频器，采用芯片4024构成。

4.根据权利要求3所述的电压周波过零功率补偿电路，其中所述比较触发器(4)和所述同步触发器(13)分别采用D触发器4013构成。

5.根据权利要求4所述的电压周波过零功率补偿电路，其中所述比较触发器(4)和所述功放电路(6)之间接发有延时电路(5)，采用芯片LM358构成，其延时时间为4～5mS。

6.根据权利要求5所述的电压周波过零功率补偿电路，其中所述电压跟随器为由三极管(T44)构成的射极跟随器。

7.根据权利要求5所述的电压周波过零功率补偿电路，其中所述电压跟随器采用运算放大器(IC7)构成。

8.根据权利要求6所述的电压周波过零功率补偿电路，其中所述自动调节电路(4)具有相同的3路，分别接在三相负载电路中。

9.根据权利要求7所述的电压周波过零功率补偿电路，其中所述自动调节电路(4)具有相同的3路，分别接在三相负载电路中。

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