串联逆变补偿式交流电子稳压器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种交流稳压器，它采用交流串联反馈调整的方式进行稳压，调整器的输出端串联在稳压器的输入、输出端之间，由脉宽调制方式工作于开关状态的逆变电路和滤波电路组成，在输入电压低时调整器的输出补偿了稳压器输入、输出之间的电压差，使输出电压稳定；在输入电压高时，调整器成为可控电感，进行串联降压，使输出电压稳定。本实用新型专利技术具有效率高，失真低，体积小，重量轻的特点，并且保持了现有技术中原有的一系列优点。（*该技术在1997年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种交流稳压器，特别是串联逆变补偿式交流电子稳压器。交流稳压器是一种对交流电源进行稳压的电子仪器，它在工频电网中应用非常广泛。在1983年第6期的《电气自动化》杂志第35页上，提出了一种高效率负反馈交流稳压器的电路方案，它的调整器是使用互补工作的晶体管串联在输入输出电路之间，通过对输出电路的取样比较放大控制晶体管调整器的导通程度来进行稳压的。如果在稳压器输入端与电网之间联接一只升压变压器，就可在电网电压从低到高的一段变化范围内进行稳压。这种稳压器克服了已广泛使用的磁放大器式、自耦变压器式、感应调压器式、可控硅式交流稳压器存在效率低、体积大、重量重、失真大等一系列问题，但这种稳压器由于使用晶体管作调整器，而晶体管是工作于线性放大状态，交流稳压器的输出电流又是全部流过晶体管，当电网输入电压与稳压器的输出电压之间的电压差较大时，晶体管消耗这个电压差与输出电流乘积的功率，其数值较大，效率并不太高。并且由于晶体管消耗功率较大，对于晶体管调整器的散热要求也较高。为了散热，必须加体积较大的散热器，这时稳压器的体积和重量也有一定程度的增加。本技术的目的是提供一种改进的交流稳压器，它的调整器采用消耗功率极少，工作于开关状态的功率转换电路和滤波电路以及脉宽调制电路、驱动电路作调整器，从而在低失真的情况下更好地解决现有技术中效率低、体积大和重量重的问题。本技术的构成见附图说明图1所示电路，调整器由低通滤波器L、C5，输出变压器B1，功率转换电路(5)、驱动电路(4)、脉宽调制器(3)和波形发生器(2)组成。低通滤波器L、C5的输出端(a)、(b)分别串接在输入输出电路的(c)、(e)之间，输入电压Ui与低通滤波器输出的补偿电压进行相量叠加后形成输出电压Uo；由电阻R1、R2组成的取样电路接在输出端(e)、(f)之间对输出电压Uo进行取样，在R2上得到取样电压，与交流基准电压(它与输出电压Uo同频率、同相位)一起分别加到由运算放大器构成的比较放大器IC1的反相和同相输入端进行比较放大；比较放大后输出的信号电压和输出电压Uo的波形相同，它与波形发生器(2)输出的重复频率高于电源频率的非正弦波形加到脉宽调制器(3)的信号输入端，由脉宽调制器(3)输出与波形发生器同频率，但脉冲宽度正比于IC1输出信号电压瞬时值的脉宽调制波电压；把这个电压加到驱动电路(4)的输入端，由驱动电路(4)输出的驱动脉冲控制功率转换电路(5)，功率转换电路受驱动脉冲控制工作于开关状态，它产生的输出也是受IC1输出信号电压控制的脉宽调制波电压。并且送到输出变压器B1的初级线圈两端；B1次级输出的电压经过低通滤波器L、C5滤除高于电源频率的分量，从而在低通滤波器输出端(a)、(b)得到可控的低失真的补偿电压，按图1所示安排各部分电路输入输出之间的相位或极性关系，组成串联调整闭环负反馈系统，使输出电压Uo保持稳定。当输入电压Ui低于规定的输出电压Uo，并且由于某种原因使输出电压Uo变化时，经过电阻R1、R2取样，由IC1将R2上的取样电压和交流基准电源(1)进行比较放大，在输出端得到与输出电压Uo相位相同，反映输出电压Uo大小的控制信号电压，它控制脉宽调制电路(3)输出脉冲宽度随控制信号电压瞬时值变化，经过驱动电路(4)、功率转换电路(5)、输出变压器B1得到放大的脉宽调制电压，由低通滤波器L、C5滤波后，得到正比于IC1输出控制信号电压的补偿电压，它与输入电压Ui相加后形成输出电压Uo，使Uo稳定；当输入电压Ui高于规定的输出电压Uo，并且由于某种原因使输出电压Uo变化，输出端空载，即输出负载电压为零时，经过R1、R2取样IC1比较放大，在IC1输出端得到与输出电压Uo相位相反，反映输出电压Uo大小的控制信号电压，从而也使低通滤波器L、C5输出的补偿电压反相，而这个电压的大小仍正比于IC1输出控制信号电压，由于补偿电压反相，它减去了输入电压Ui高出规定输出电压Uo的部分，使Uo稳定；当输入电压Ui高于规定的输出电压Uo，并且由于某种原因使输出电压Uo变化，但输出负载电流不为零时，由于输出负载电流流过低通滤波器L、C5和输出变压器B1的次级线圈，这时，B1的次级线圈实质上起到一个电感作用，但由于B1的初级是功率转换电路(5)受驱动电路(4)控制而工作于开关状态，并且开关的时间受IC1输出控制信号电压的调制，即为脉宽调制，因此，B1的次级线圈和L、C5等效为一个可控电感。输出电压Uo升高，可控电感的阻抗增大，可控电感上的压降增大；反之，阻抗减小，可控电感上的压降减小，从而使输出电压Uo稳定。波形发生器(2)产生的非正弦波形重复频率大于电源频率的五倍，以便由低通滤波器L、C5充分滤除高于电源频率的信号，使补偿电压的失真减小，而且波形发生器的输出波形频率越高，在满足同样低失真的条件下，对L、C5的数值要求越小，采用的电感L和电容C5的体积也越小，在功率转换电路(5)的工作频率允许时，波形发生器的频率越高越好，在实施本技术时，波形发生器(2)可用矩形波发生器、锯齿波发生器、三角波发生器；功率转换电路(5)可用晶体管构成的推挽式、半桥式、桥式功率转换器，也可用可控硅构成的半桥式、桥式功率转换器。本技术与现有技术相比，由于消耗功率的电路主要是功率转换电路(5)，但功率转换电路(5)是工作于开关状态，它和输出变压器B1低通滤波器L、C5一起组成以脉宽调制方式由直流功率向补偿输出的交流功率转换的逆变滤波电路，因此，整个电路消耗功率极小，其效率极高；由于整个电路消耗功率极小，因此电路元件的发热量小，对电路的散热要求不高，这样，可以缩小稳压器的体积，在输入电压低于规定输出电压的情况下，由于电路和输入、输出端以串联的方式输出补偿功率，所需要补偿的功率比输出功率小许多，电路的转换功率小，使电路消耗功率更小，输出变压器B1的功率容量也不需要很大，因此，整个电路没有体积大和重量重的铁芯线圈类元部件，这样可使稳压器的体积和重量很小。本技术除了在效率、体积和重量方面比现有技术更好以外，还保持了性能较好的现有技术中低失真、响应速度快的特点。本技术的最佳实施方案如图2所示，功率转换电路(5)采用公知技术《脉宽调制变换器型稳压电源》(徐德高、金刚编著，科学出版社)中第24～98页第三章的半桥式功率转换电路和第153～167页第四章的输入整流滤波电路，该文献中，功率转换电路用于脉宽调制型直流稳压电源，功率转换电路的输出接高频变压器后再通过二极管整流，电容滤波获得直流稳压输出。本技术中，功率转换电路输出端接输出变压器B1，其工作情况与文献中描述的情况相同，只需按文献要求实施。波形发生器(2)采用公知技术《集成电子学摸拟、数学电路和系统》(［美］J.密尔曼，C.C.霍尔凯斯著，杨白辰、杨大成译，人民邮电出版社)下册第295～297页的三角波发生器。交流基准电路(1)采用公知技术1983年第6期《电气自动化》杂志第35～36页“精确的交流齐纳”电路。这些电路的实施在所列出的技术资料中都有详细说明，机内直流电源(6)为稳压器电路本身所需的低压直流电源。采用公知的普通变压器降压，二极管整流，电容滤波和直流稳压电路，对于该部分电路的实施没有什么特殊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联逆变补偿式交流电子稳压器。由调整器、交流基准电路（１）、取样电路Ｒ１、Ｒ２，比较放大器ＩＣ１组成，调整器的输出端（ａ）、（ｂ）串接在输入和输出端（ｃ）、（ｅ）之间，取样电阻Ｒ１、Ｒ２接在输出端（ｅ）、（ｆ）之间，取样电压和交流基准电路（１）产生的交流基准电压一起加到比较放大器ＩＣ１进行比较放大，由比较放大器ＩＣ１输出的控制信号电压控制调整器的工作，使输出电压稳定；本实用新型的特征在于调整器具有一个波形发生器（２），它的输出和比较放大器ＩＣ１的输出经过脉宽调制电路（３）进行脉宽调制，再由驱动电路（４）、功率转换电路（５）、输出变压器Ｂ１、低通滤波器Ｌ、Ｃ５产生补偿是电压或由这些电路的组成作为可控电感。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅春生，
申请(专利权)人：傅春生，
类型：实用新型
国别省市：61[中国|陕西]