开关逆变式交流电力稳压器制造技术

一种开关逆变式交流电力稳压器，它包括两级整流电路和两级开关逆变电路，相应的脉宽调制与控制保护电路，其主回路的第一级整流输出端并接过滤高次谐波的电容，再接第一级开关逆变电路，再通过隔离变压器接二次整流电路及二级开关逆变电路，第二级开关变换电路输出端直接与交流电源串联，本实用新型专利技术既具有开关稳压电源的高品质因数，又有补偿稳压器的大功率输出，特别适应于频繁变化的负荷。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

Switch inverting type AC power voltage stabilizer

A switch inverter AC power regulator, which comprises two level rectifier circuit and two switch inverter circuit, PWM circuit protection and control of the rectifier output of the first stage, the main loop end and connected to the harmonic filter capacitor, and then the first stage switching inverter circuit, and then through the isolation transformer connected two rectifier circuit and the two switch inverter circuit, second level switching circuit output terminal directly connected in series with the AC power supply, the utility model not only has the switching power supply with high quality factor, high power output and compensation regulator, especially suitable for the frequent change of load.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种开关逆变式交流电力稳压器，属电力电子工业
目前，国内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电力稳压器为主。补偿式交流稳压器是近年来引进。消化、吸收国外先进电力电子技术，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。接于调压器输出端的补偿变压器输出电压相应变化，由于补偿变压器输出端与电源串联，稳压器输出电压为电源电压与补偿电压的矢量和，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，适于作大功率电力稳压器，容量可达1000KVA左右。补偿式交流稳压器目前在我国方兴未艾，但产品仍存在的一些问题有待解决1．有载调压器体积大，造价昂贵，消耗大量硅钢片，电磁线。2．应变速度慢，由电压变化到开始动作需0.5秒以上，碳刷移动调整电压速度十分缓慢，因此在电源电压和负荷发生突变时，不能及时补偿。在电源电压和负荷频繁变化的场合，稳压效果也欠佳。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。4．由伺服电机，蜗轮蜗杆组成的传动机构复杂维护检修困难。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已占有重要地位，AD(交流输入直流输出)开关稳压电源、DD(直流输入直流输出)开关稳压电源已经广泛应用于工业、交通、电力、通信等各个领域。如附图说明图1所示，AA(交流输入交流输出)隔离式开关电源也在电机控制及UPS不间断供电电源中得到应用。IGBT、功率MOSFET器件广泛应用于开关电源，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发展进入一个新阶段。目前实现开关电源的高功率因数和大功率输出已经成为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。AA(交流输入交流输出)开关电源目前多数采用SPWM正弦波脉宽调制技术。交流电源输入电压经过不可控桥式整流电路整流，及大容量电容C滤波后，变为基本平滑的直流电压作为开关变换器电源。这种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，成本高。本技术的目的就是针对现有技术之不足而提供一种开关逆变式交流电力稳压器，其可较好的提高开关电源高功率因数，并且用小功率的器件实现大功率输出，可实现交流正弦波大功率输出开关稳压电源。本技术的目的是这样实现的一种开关逆变式交流电力稳压器，它包括两级整流电路和两级开关逆变电路，相应的脉宽调制与控制保护电路，其输入端接LC回路滤波输出端，输出端接第一级开关逆变电路和二级开关逆变电路。其主回路的第一级整流输出端直接接第一级开关逆变电路，再通过隔离变压器接二次整流电路及二级开关逆变电路。所述的第一级逆变主回路的开关电路可为全桥型、半桥型、单端及推挽型开关电路。所述的第一级逆变主回路的电源桥式整流输出端并接滤除高次谐波的小容量的电容，再接第一级开关变换电路。所述的第二级开关变换电路输出端直接与交流电源串联。所述的脉宽调制与控制保护电路输入端一路由电流桥整流输出接脉宽调制集成电路，脉宽调制集成电路的输出再接第一级开关逆变电路；另一路由与电源同步的激励电路接第二级开关逆变电路。本技术主要的特点是1．开关电源采用PAM和PWM综合调制，同时具有脉冲幅度调制及脉冲宽度调制两种功能。通过脉冲幅度调制来实现正弦交流输出的功能，通过脉冲宽度调制控制输出电压的高低。脉冲幅度调制通过特殊的供电方式来实现，整流输出端不采用大容量电容滤波，只采用适当电容滤除输入电流的高次谐波后以脉动直流电压直接为开关器1供电。这种电路简单、输出电压波形好、失真小且与输入电压完全同步，功率因数接近于1，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。是高功率因数开关电源的一种新方案。2．其特征还在于应用PAM、PWM综合调制技术开发的“开关式交流电力稳压器”，采用了与传统开关电源不同的输入输出非隔离串联补偿稳压技术。开关式交流稳压器输出功率为电源电流与输出电压的乘积。而此时变换器输出功率仅为电源电流与补偿电压(输出电压与输入电压之差)的乘积。因此这种开关稳压电源实际输出功率可比一般开关电源输出功率高几倍(稳压范围为额定电压正负20％时约可扩大至4倍以上)。3．“开关式交流电力稳压器”是与目前电力稳压器结构原理均不相同的新型稳压器，其特点还在于开关电力稳压器采用集成化、模块化、高频化的电子电源装置，取代了传统电力稳压器的机电装置；取得了高速度、小型化、高效率的性能指标和节能节材的经济效益。与广泛应用的电动调压补偿式电力稳压器相比，其关键差别是开关式交流稳压电源工作于几十千赫，控制的响应时间缩短几百、甚至几千倍，以技术先进的脉宽调压代替电动调压器调压，整个装置的重量和尺寸大幅度减小，利用先进的集成电路设置了合理可靠的过流、失压保护，性能指标有较大提高。用于三相电路便于分相稳压，可获最佳效果。以下结合附图和具体实施方案对本技术做进一步的详细说明。图1为现有技术的电路结构原理图；图2为本技术的主回路电路原理图3为本技术的主回路电路结构图；图4为本技术的稳压控制电路原理图。参见图2，图中整流电路1为桥式不可控整流，输出电压作为第一级开关变换器的电源(第一级开关变换器可用全桥型、半桥型、单端或推挽型开关变换器)，开关电路工作于几十千赫。脉冲幅度调制通过特殊的供电电压来实现，整流电路1输出端不采用大容量的电解电容，只采用适当小容量电容滤除输入电流的高次谐波后以脉动直流电压直接为开关变换器1供电，这种特殊的供电电源使开关变换器输出具有正弦半波载波调幅高频电压。脉宽调制采用PWM调制专用集成电路或单片机控制，通过检测输出电压大小来调节触发脉冲宽度改变开关变换器的导通比以达稳压目的。一级开关变换器输出端接高频功率变压器，这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。变压器输出的具有正弦半波调幅载波、脉宽可调的高频电压，经二次整流及二级开关变换电路完成波型转换功能，输出电压经LC回路滤波后为正弦交流电压。参见图3，本技术的稳压控制技术是AA式交流输入交流正弦波输出的开关电源，其采用了与传统开关电源不同的输入输出非隔离串联补偿稳压技术。其结构特点是开关变换电路输出端直接与交流电源串联补偿稳压，其输出电压为电源电压与开关变换器输出电压的矢量和。通过检测输出电压调制一级开关变换器高频电压脉冲宽度改变补偿电压的大小，调控二级逆变开关的导通时序改变补偿电压的方向，用于降压补偿稳压或升压补偿稳压。也能通过模拟门集成电路自动切换或单片机控制在电源过电压及低电压时均稳定输出电压。在本实施例中第一级开关变换器采用推挽式电路，控制部分原理如图4所示IC2000为控制集成电路，采用TL494。脉冲频率为30千赫(由TL494引脚5,6所接电阻电容决定)，电压控制信号由控制变压器取自开关电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关逆变式交流电力稳压器，它包括两级整流电路和两级开关逆变电路，相应的脉宽调制与控制保护电路，其输入端接ＬＣ回路滤波输出端，输出端接第一级开关逆变电路和二级开关逆变电路，其特征在于：主回路的第一级整流输出端直接接第一级开关逆变电路，再通过隔离变压器接二次整流电路及二级开关逆变电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一评，
申请(专利权)人：陈一评，
类型：实用新型
国别省市：14[中国|山西]