高功率因数工频调压电源制造技术

本发明专利技术涉及一种高功率因数工频调压电源，其特点是：所述工频调压电源包括整流电路、开关电路以及控制器，所述整流电路的输入端与工频电源相连，所述整流电路的输出端与所述开关电路相接；所述开关电路包括两两串联的4个电子开关，每两个串联的电子开关分别并联在所述整流电路的输出端，每两个串联的电子开关的串联端分别作为工频调压电源的输出端；所述控制器的控制输出端分别与每个电子开关相连接，控制器分别控制每个电子开关的导通截止，使得输出端输出正弦波工频电源。由于本发明专利技术采用PWM控制电子开关导通截止的方式，取代了原有的工频调压电源中的变压器，使得本发明专利技术具有体积小以及高功率因数的有益效果，提高了能源的利用效率。

【技术实现步骤摘要】
高功率因数工频调压电源
本专利技术属于一种电源，特别是一种高功率因数工频调压电源及控制方法。
技术介绍
目前使用的工频(市网交流)调压电源大部分采用自耦式变压器或感应式变压器作为工频调压电源的电源输入或输出部件，由于自耦式变压器和感应式变压器体积较大，并且均为感性负载，所以使得整个工频调压电源的体积大，功率因数偏低，铜损铁损偏大增加了能量消耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种不使用变压器的高功率因数工频调压电源，以克服现有技术的不足。 为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是: 一种高功率因数工频调压电源，其特点是:所述工频调压电源包括整流电路、开关电路以及控制器，所述整流电路的输入端与工频电源相连，所述整流电路的输出端与所述开关电路相接；所述开关电路包括两两串联的4个电子开关，每两个串联的电子开关分别并联在所述整流电路的输出端，每两个串联的电子开关的串联端分别作为工频调压电源的输出端；所述控制器的控制输出端分别与每个电子开关相连接，控制器分别控制每个电子开关的导通截止，以保证在任何时候每两个串联的电子开关中必须有一个电子开关是截止的。 所述控制器包括CPU (单片机或其它芯片的处理器)以及PWM (脉冲宽度调制器)，PWM的输出分别控制每个电子开关的导通截止。 所述调压电源的输出端经过LC滤波电路输出工频电源。 所述工频调压电源的输出端设置有输出电流检测电路以及输出电压检测电路，所述电流检测电路以及输出电压检测电路的输出端分别与所述控制器信号输入端相连接，用于给控制器反馈输出电流以及输出电压。 所述整流电路的输入端设置有输入电流检测电路，整流电路的输出端设置有输入电压检测电路，所述输入电流检测电路以及输入电压检测电路与所述控制器信号输入端相连接，用于给控制器输入工频电源的电压值以及相位。 所述电子开关包括晶闸管、双极型管、MOS管、IGBT或者其它电子电力功率开关。 所述整流电路为桥式整流电路。 所述每个电子开关两端均并联有一个续流二极管。 本专利技术还提供一种利用所述高功率因数工频调压电源的控制方法，其特点是:所述控制器依据设定输出的电压值通过PWM输出脉冲宽度调制信号，控制开关电路中两路两个串联的电子开关中的电子开关交替导通截止的时间，使得工频调压电源的输出端输出正弦波的工频电源。 所述控制器依据输出电流检测电路以及输出电压检测电路反馈的信号，以及设定输出的电压值，调整PWM输出的脉冲宽度调制信号，以调整工频调压电源的输出端输出的工频电源。 所述控制器依据输入电流检测电路以及输入电压检测电路的输入信号，结合设定输出的电压值，控制PWM输出的频率以及脉冲宽度调制信号，以使工频调压电源的输出端输出与输入工频电源相同相位的正弦波工频电源。 所述所有检测电路输出的信号包括数值信号和相位信号。 由于本专利技术采用PWM控制电子开关导通截止的方式，取代了原有的工频调压电源中的变压器，使得本专利技术具有体积小以及高功率因数的有益效果，提高了能源的利用效率。本专利技术具有输出电压连续可调，高正弦度输入电流等特点，适用于气体放电灯功率无级调整、电机恒频调压调速、电加热等多种应用场合。利用本专利技术，使得无论是感性负载、容性负载及混合负载都是高功率因素输入的工频电源。 【附图说明】 图1为本专利技术的电路原理示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细描述。 本专利技术一种高功率因数工频调压电源，包括桥式整流电路、开关电路以及控制器MCU，所述桥式整流电路的输入端与工频电源相连，所述桥式整流电路的输出端与所述开关电路相接；所述开关电路包括两两串联的4个电子开关Kl?K4，每两个串联的电子开关Kl和K3(K2和Κ4)分别并联在所述整流电路的输出端，每两个串联的电子开关的串联端经过LC滤波电路输出工频电源；所述控制器MCU包括CPU以及PWM，所述控制器MCU的PWM输出端分别与每个电子开关相连接，分别控制每个电子开关的导通截止，以保证在任何时候每两个串联的电子开关中必须有一个电子开关是截止的。所述工频调压电源的输出端设置有输出电流Itj检测电路CT2以及输出电压\检测电路，所述输出电流Itj检测电路以及输出电压\检测电路的输出端分别与所述控制器MCU信号输入端相连接，用于给控制器MCU反馈输出电流以及输出电压。所述桥式整流电路的输入端设置有输入电流Ii检测电路，桥式整流电路的输出端设置有输入电压Vi检测电路，所述输入电流Ii检测电路以及输入电压Vi检测电路与所述控制器MCU信号输入端相连接，用于给控制器MCU输入工频电源的数值及相位。 本专利技术的工作原理是:控制器依据输入电流Ii检测电路和输入电压Vi检测电路输入的工频电源数值及相位，以及需要输出的电压值，通过PWM分别过零(输入工频电源通过零点后)控制电子开关Kl和Κ2，以及电子开关Κ3和Κ4交替导通截止(防止单臂Kl和Κ3或Κ2和Κ4直通短路)，即在桥式整流电路输出第一个正波时，控制电子开关Κ2和Κ3导通，电子开关Kl和Κ4截止，本工频调压电源输出的是正半波信号；在桥式整流电路输出第二个正波时，控制电子开关Kl和Κ4导通，电子开关Κ2和Κ3截止，本工频调压电源输出的是负半波信号，通过电子开关Kl和Κ2，以及电子开关Κ3和Κ4交替导通截止，本工频调压电源输出与输入的工频电源相位相同的正弦波工频电源。通过控制PWM输出的脉冲宽度，调整电子开关Kl和K2，以及电子开关K3和K4交替导通截止时间，就可以调节输出工频电源的电压值，达到恒压输出或调压输出的目的，本专利技术输出的频率与输入的工频电源的频率相同的正弦波工频电源 本专利技术的电子开关K2和K3，或电子开关Kl和K4中的两个电子开关分别为低频开关和高频开关，其中低频开关用于在输入工频电源通过零点后导通截止，高频开关用于依据输出工频电源要求导通截止。本专利技术的每个电子开关在接收到导通或截止的控制信号后，延迟10?20微秒导通或截止。 本专利技术每个电子开关在工频电源通过零点时(20?100微秒)是全部截止的，防止串联的电子开关同时导通，提高了本装置的可靠性。本专利技术由电流检测和电压检测相乘保证输入电流与输入电压同相；本专利技术对输出电压的检测产生闭环的调整PWM输出，使本专利技术能够恒压输出或调压输出；本专利技术对输出电流的检测产生双闭环控制，实现恒功率输出。 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率因数工频调压电源，其特征在于：所述工频调压电源包括整流电路、开关电路以及控制器，所述整流电路的输入端与工频电源相连，所述整流电路的输出端与所述开关电路相接；所述开关电路包括两两串联的4个电子开关，每两个串联的电子开关分别并联在所述整流电路的输出端，每两个串联的电子开关的串联端分别作为工频调压电源的输出端；所述控制器的控制输出端分别与每个电子开关相连接，控制器分别控制每个电子开关的导通截止，以保证在任何时候每两个串联的电子开关中必须有一个电子开关是截止的。

【技术特征摘要】
1.一种高功率因数工频调压电源，其特征在于:所述工频调压电源包括整流电路、开关电路以及控制器，所述整流电路的输入端与工频电源相连，所述整流电路的输出端与所述开关电路相接；所述开关电路包括两两串联的4个电子开关，每两个串联的电子开关分别并联在所述整流电路的输出端，每两个串联的电子开关的串联端分别作为工频调压电源的输出端；所述控制器的控制输出端分别与每个电子开关相连接，控制器分别控制每个电子开关的导通截止，以保证在任何时候每两个串联的电子开关中必须有一个电子开关是截止的。2.如权利要求1所述的高功率因数工频调压电源，其特征在于:所述控制器包括CPU以及PWM，PWM的输出分别控制每个电子开关的导通截止。3.如权利要求1所述的高功率因数工频调压电源，其特征在于:所述调压电源的输出端经过LC滤波电路输出工频电源。4.如权利要求1所述的高功率因数工频调压电源，其特征在于:所述工频调压电源的输出端设置有输出电流检测电路以及输出电压检测电路，所述电流检测电路以及输出电压检测电路的输出端分别与所述控制器信号输入端相连接，用于给控制器反馈输出电流以及输出电压。5.如权利要求1所述的高功率因数工频调压电源，其特征在于:所述整流电路的输入端设置有输入电流检测电路，整流电路的输出端设置有输入电压检测电路，所述输入电流检测电路以及输入电压检测电路与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘双喜，刘耘思，
申请(专利权)人：刘双喜，
类型：发明
国别省市：湖北;42