交流稳压器制造技术

本发明专利技术公开的“交流稳压器”是一种交流稳压装置。该稳压器由反馈调节器内所含的脉冲采样调节器，在每半个电源周期中对误差电压进行积分，并用积分后的信号经脉宽调制器去控制交流斩波器，使其有正确的输出电压供给工频变压器原边，从而使变压器付边获得的电压正好等于电纲电压和恒定电压间的差额，用以补偿电纲电压的偏差，实现稳压之目的。该交流稳压器失真度小，稳压范围大，动态性能好，体积小，重量轻，成本低，可靠性高。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

AC voltage regulator

The invention discloses an alternating current voltage stabilizer, which is an AC voltage stabilizing device. The regulator consists of feedback pulse sampling contained in the regulator, using the integral of the error voltage in each half cycle of power, and the signal pulse width modulator integrated to control the AC chopper, the primary side output voltage of the supply transformer correctly, the voltage from the secondary side of a transformer to obtain the difference is exactly equal to the electric network voltage and a constant voltage between the deviation compensating electric network voltage, to realize voltage. The AC voltage regulator has the advantages of small distortion, large voltage regulation range, good dynamic performance, small size, light weight, low cost and high reliability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交流稳压装置。目前广泛在使用的交流稳压器有(1)可控硅相控式交流稳压器该稳压器是利用升压自耦变压器来产生补偿电压的，其补偿电压的大小由串接在自耦变压器原边和交流电源之间的一对反并联可控硅相控开关控制，通过调整相控开关的移相角，使输出往缩小偏差的方向调整，以达到稳定电压之目的。这种稳压器，由于采用相控开关控制电压，谐波分量大，所以失真度大，要滤除这些谐波，则需要配置较大尺寸的滤波器，这就增加了成本，体积和重量。又由于升压自耦变压器不可能产生与电纲电压反相的补偿电压，这就使稳定电压的范围受到了限制，为扩大稳压范围，另需在输出端接只降压自耦变压器，也导致成本、体积、重量增加。(2)磁放大器式交流稳压器该稳压器用一只磁放大器串接在升压自耦变压器的原边和交流电源之间，用误差电压作为磁放大器的直流激磁，来控制磁放大器的交流侧阻抗，使输出电压偏差缩小，来实现稳压的。这种稳压器，由于采用了磁放大器，不仅动态相应时间长，且消耗有色金属多，体积大，重量重，效率低。本专利技术的任务是提供一种失真度小，稳压范围大，动态性能好、效率高、体积小、重量轻、成本低、运行可靠的稳压器。本专利技术的任务是通过如下技术措施来实现的整个交流稳压器可分为电压补偿电路、反馈调节器、脉宽调制器、隔离驱动电路及保护系统部分，其电压补偿电路包括交流斩波器、工频变压器和滤波器。从普通交流电纲来的交流电，经过交流斩波器输入变压器原边，将变压器付边输出电压和电纲电压矢量迭加、滤波，并与给定电压作比较后再送入反馈调节器中进行调节，用调节后的输出信号去控制脉宽调制器的输出脉宽，该输出脉宽经隔离驱动电路隔离和放大后驱动交流斩波器，通过交流斩波器去控制变压器的原、付边电压，使变压器付边输出电压大小正好等于电纲电压和恒定电压之间的差额，用以补偿电压偏差，实现输出恒定电压之目的，为提高运行可靠性，在稳压装置中还设置了过流保护系统。以下结合附图详细说明本专利技术的构成及使用实例。附图说明图1是本专利技术交流稳压器的原理框图。图2是电压补偿电路及保护系统的主电路。图3是构成四开关交流斩波器的双向全控开关，(仅表示一只开关的电路)。图4是误差检测、放大及采样脉冲形成电路。图5是脉冲采样调节器的电路。图6是四开关交流斩波器的倍频式脉宽调制方法原理波形图。图7是倍频式脉宽调制器的电路。图8是隔离驱动电路。图9是保护系统控制电路的主体部分电路。参照图1，本专利技术的稳压器具有电压补偿电路11，反馈调节器4，脉宽调制器5，隔离驱动电路6及保护系统7，其中电压补偿电路包括交流斩波器1，工频变压器2和滤波器3，这里，反馈调节器4由放大器8，采样脉冲形成电路9及脉冲采样调节器10构成。来自电网的交流电Vi经过交流斩波器1输入变压器2的原边，把变压器付边输出电压V1′与电网电压Vi矢量迭加，并经滤波器3滤波后所获得的输出电压V0与给定电压Vg进行比较，比较后的误差电压Vr′输入反馈调节器4，而用调节后的输出信号去控制脉宽调制器5的输出脉宽，该输出脉宽经隔离驱动电路6隔离、放大后驱动交流斩波器，使交流斩波器有正确的输出电压V1去控制变压器，从而使变压器付边获得的补偿电压V1′与电网电压Vi迭加后，正好满足V0＝Vg，达到稳压之目的，在稳压器中还设置了一个能有效地承受过载电流的保护系统7，旁路变压器原边的过载电流，以确保稳压器正常工作。图2是交流稳压器的电压补偿电路及保护系统的主电路。图中，标号O和P分别表示交流电网中的相线和零线，电纲交流电Vi从O、P端输入交流斩波器，为了对正的或负的电纲电压差额均起补偿作用，这里，交流斩波器采用了四开关交流斩波器，它是由四个双向全控开关T1～T4组成的桥式电路，其每一个双向全控开关可以如图3所示，用由四只二极管Di1～Di4和一个功率晶体管BGi构成的桥式电路，交流斩波器的输出端a、b经过流取样电阻R0与变压器的原边c，d端相连，变压器的付边输出，其一端接电源O端，一端接稳压器的输出端R，稳压器的另一输出端S直接接电源P端，在RS之间接滤波电容C，经滤波后的电压V0从RS端输出。保护系统的主电路由过载能力较大的可控硅双向开关Th1并接在变压器原边构成，以旁路过载电流，在图示实例中，可控硅双向开关采用双向可控硅，或者可用二只反并联单相可控硅，或者也可用由四只二极管和一只单相可控硅组成的组合双向导通可控硅构成。保护系统主电路动作的控制信号来自保护系统的控制电路。在正常运行情况下，可控硅双向开关阻断，交流斩波器正常工作，这时双向全控开关T1和T4、T2和T3各自以较高的调制频率互补导通，当输出电压V0小于恒定电压时，则反馈控制系统使T1、T3的导通时间增加，T2、T4的导通时间减少，致使交流斩波器的输出电压V1及变压器付边输出电压V1′增加，从而使V0也相应增加，直到等于恒定电压值。当输出电压V0大于恒定值时，则反馈控制系统使T1、T3的导通时间减少，T2、T4的导通时间增加，致使交流斩波器的输出电压V1及变压器付边输出电压V1′减小，从而使V0也相应减小，直到等于恒定电压值。当发生过流情况时，通过保护系统的控制电路，令交流斩波器输出零电压，同时令可控硅双向开关Th1导通，以旁路变压器的原边过载电流。本专利技术给出的实例，其反馈调节器由放大器，采样脉冲形成电路及脉冲采样调节器构成。参照图4，来自电压补偿电路的电压V0经变压器Tr2降压和二极管D1～D4全波桥式整流后，在放大器A1中与稳压管W1及电阻R3产生的基准电压Vg进行比较，并经放大器A1、A2将比较后的误差电压二级放大后在A端输出一个其峰值电压与误差电压成正比的电压Vr，与此同时，桥式整流后的信号经过比较器K1输出一个频率为电源频率两倍的采样脉冲cp1、，cp1脉冲经非门N2形成脉冲CP1，而经过由电容c1、电阻R12、二极管D5和非门N1组成的单稳电路产生一个其前沿与cp1的后沿相重合的脉冲cp2。用生成的cp1，CP1，cp2这些脉冲信号去控制脉冲采样调节器内的双向模拟开关，使其周期性地接通。图5是脉冲采样调节器的电路，脉冲采样调节器由峰值保持器，脉冲采样开关，零保持开关，跟随器，积分器和放电开关构成。其中由运算放大器A1、二极管D4、电容C2组成的峰值保持器，将峰值误差信号保持下来，双向模拟开关SW1作为脉冲采样开关，在采样脉冲到来时，将开关打开，让误差信号通过，到运算放大器A4组成的跟随器中进行阻抗变换，然后进入由电阻R13、电容C3、运算放大器A5组成的积分器中对误差信号积分，当采样完成后，由双向模拟开关SW3作为放电开关为峰值保持器放电，双向模拟开关SW2作为零保持开关，是防止跟随器高输入阻抗产生静电干扰的。参照图5，将峰值保持器的输出端接脉冲采样开关SW1和放电开关SW3、SW3的另一端接负电源E-，控制端接cp2脉冲信号，SW1的另一端接跟随器A4的输入端，控制端接cp1脉冲信号，零保持开关SW2接在跟随器A4的输入端与地之间，其控制端接CP1脉冲信号，跟随器A4的输出端接积分器。脉冲采样调节器的工作过程是这样的，在每半个电源周期中，峰值保持器将峰值误差电压在电容c2上保持下来，其后采样脉冲cp1来到，脉冲采样开关SW1导通，峰值误差电压就通过SW1，跟随器A4到积分器中进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流稳压器，其特征在于具有交流斩波器［１］，工频变压器［２］，滤波器［３］，反馈调节器［４］，脉宽调制器［５］，隔离驱动电路［６］和保护系统［７］，电纲交流电经交流斩波器［１］输入变压器［２］的原边，把变压器付边电压与电纲电压迭加，再经滤波器［３］滤波后得到的输出电压与给定电压比较后输入反馈调节器［４］调节，用调节后的输出信号去控制脉宽调制器［５］的输出脉宽，该输出脉宽经隔离驱动电路［６］隔离和放大后驱动交流斩波器，使变压器在交流斩波器提供的电压控制下，其付边电压值正好等于差额电压，用以补偿电压偏差，实现稳压；设置的保护系统［７］用以旁路变压器［２］原边的过载电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：应建平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]