波形重组合电源制造技术

是以数字电路或计算机直接控制数制功率部件，组合成任何功率等级的精确电压波形的技术。用ＷＲＴ产生波形，失真比放大器更小，而电源效率比逆变器还高。用ＷＲＴ可研制出稳定／非稳定电能的恒频恒幅电源，交流变频变幅电源，无瞬断交流跟踪电源，实验室用万能电源，ＷＲＴ数字功率放大器和功率数／模转换器等产品，可替代现有的变频器、逆变器、交直流稳压器、功率信号发生器、放大器等大量电气装置。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
波形重组合技术(WRT)属于组合电源，逆变电源，数字放大器，数/模转换器
，基本原理是用数字电路或电子计算机对数制功率部件进行控制，以高效率、低失真直接合成各种功率等级的精确电力、信号波形的技术方法。为生成各种特定波形，或从一种电力波形变换到另一种电力波形，或从不稳定的电力波形变成稳定电力波形，现有技术常采用信号发生器、变流机(如直流变交流的电机)、变压器(改变交流幅值的电器)、放大器(电压或电流幅值放大)、逆变器(直流变直流或直流变交流)、稳定器(稳定电压、电流、频率等)和各种电路。所有以上这些设备装置都或多或少地存在着这样那样的缺点，如电能转换效率低，波形失真度高，使用面狭，控制性能差等。图1为任意的周期性电压波形，令其一个周期内的波形均分成从to到tn个时间分段，则对应于各时刻，就会有从Vo到Vn个电压值。如果n足够大，该时段内的这个对应电压值可以认为是不变的。如果另外已有从Vo到Vn个(不多于n种)不同值的电压源可供选择的话，用电子开关按波形所要求的程序依次选通这些电压源就可以理想地得到该波形的电力输出，这就是目前正在研究的波形合成法，见英国专利申请GB2015834A波形合成器(WAVEFORM SYNTHESIZER)。为了得到较好的波形，用波形合成法就需要大量的电源，从而使装置结构庞大，成本增高，所以波形合成法在实用上受到了一定的限制。本专利技术WRT的目的正是针对以上设备的缺陷，以数字或计算机控制技术的高性能，直接与数字功率技术的高效率相结合，独创性地解决现有技术的不足而产生的一种新颖原理和技术方法以及一些具体产品。参照以下16幅附图，结合5张附表以及文字解释，本专利技术的原理和实施方法将更易于理解，其优点和新颖性也将更显而易见。图1、电压波形合成法示意图。图2、WRT的功率部分-电压成器(VS，83)及滤波输出图。图3、n位m进制数制电源构成的电压合成器(换向桥同图2，略)。图4、八位二进制数制电源构成的电压合成器(换向桥同图2，略)。图5、选通-206V时的简化电路及电流流向图。图6、由交流电能供电、电容器储能的数制电源结构图。图7、用机械开关的直流组合电源。图8、直流组合电源中防止同数位上的单元短路的联锁方法图。图9、控制信号译码器(CSD，84)图。图10、选通脉冲波形图。图11、用WRT原理构成输出任意波形电源装置的原理图。图12、用WRT原理构成交流或脉动直流变频变幅电源装置的原理图。图13、用WRT原理构成交流无瞬断跟踪电源的原理图。图14、用WRT原理将非稳定电能馈入电网的原理图。图15、用计算机作为控制器的WRT万能电源原理图。图16、WRT数字式放大器原理图。WRT原理中的第一个专利技术是数制电源和电压合成器，及由电压合成器构成的直流组合电源。数字微电子技术的发展启示我们，如果用数量很少的数制电压源代替用在波形合成法中的大量电压源，用本专利技术中称为单元(ELE-MENTS)的数制电压(DICITAL VOLTAGES)的电源按数制规律布置联接，在称为电压合成器(VOLTAGE SYNTHESIZER，简称VS)的功率部分先重新组合成一个个单独的电压源以代替波形合成法中的大量电压源，再一步步地合成完整的波形，这就是本方法专利技术-WRT中的数制功率部分。图2为四位四进制的VS，从E11-E43(1-12)的12个单元之间的电压关系应符合四位四进制的数制规律，见表1。设单位电压(UNIT)为1V，则E11＝1V，E22＝8V，E33＝48V…。如单位电压为aV，则E11＝aV，…E43＝192aV。VS中的数制和位数可任意选择，最高值的单元可任意增减，甚至各单元也可以根据特定的应用需要不按严格的数制规律布置，其目的无非是用最少的单元组成应用中所需要的最多的电压值，但一般说来用数制电源可用最少的单元组成一组均匀分布的电压值，且控制、编码均十分方便。(33)中有12个电压单元(1-12)，4只零值二极管D11-D41(29-32)和16只电子开关S11-S54(13-28)。其联接规则为在同一行(数位)中的单元(1-3)的三个电源负极与(29)的正端相联接，(1-3)的正极分别与开关S11-S13(13-15)串联后共同与(29)的负端相联接，组成数制电源的最低位。按同样的联接法，(4-6)、(16-18)和(30)组成数制电源的第二位(即高一位);(7-9)、(19-21)、(31)组成数制电源的第三位;(10-12)、(22-24)、(32)组成数制电源的第四位(即最高位)。第一位二极管的负端(34)与第四位二极管的正端(34′)成为AA′接到由S51-S54(25-28)四只开关组成的换向桥(POLARITY BRIDGE)。从单元所合成的电压总是(34)为正，(34′)为负，但经过换向桥后，如(25)和(28)同时导通，则B端为正，B′端为负，如(26)和(27)同时导通，则B端为负，B′端为正。所以换向桥是同一方向联接的单元产生不同极性的交流输出所必不可少的。如果把图2的四位四进制电源扩大为n位m进制电源，就成为图3的结构，表2为n位m进制电源中单元间的电压关系。图4和表3为用八位二进制数制电源构成的电压合成器(33′)的结构及单元的电压倍率表。(33)中的各电子开关(13-24)称为数值选通开关，(25-28)称为换向开关。这些开关的通断控制原则为1.如(13-28)的开关都不选通，或(13-24)中虽然有选通，但(25-28)都不选通， ＝0V;2.同一行中的三只开关在同一时刻，最多只能有一只开关选通，如(13-15)中同一时刻可以都不选通，可以其中一只选通，但不可以二只或二只以上同时选通;3.不同各行中的开关的选通无关系，例如(13-15)这一行开关的不选通或任意一只选通与(16-18)这一行或(22-24)这一行的开关的是否选通没有任何限制，反之亦然;4.在(25-28)四只换向开关中，(25)和(28)称为正向开关，(26)和(27)称为负向开关，同名开关必须同时选通，非同名开关绝对不可以同时选通;VAA′≠0时，正向开关选通前负向开关必须关闭，选通结果VBB′＞0，(33)输出正电压;反之，负向开关选通前正向开关必须关闭，选通结果VBB′＜0，(33)输出负电压。根据图2的布置及开关控制原则，忽略开关和二极管的导通压降，假定单位电压为1V，则就可以仅用12个单元的数制电源，4只零值二极管和16只电子开关，经过适当的选通而产生0-±255V，总数为511种的整数值电压。例如，要使VBB′＝64V，则应选通开关(22)、(25)和(28)，这时，(10)＝64的正端经过开关(22)、二极管(31、30和29)和开关(25)到达B端，B′端则经开关(28)到达(10)的负端。同样地，如输出端(36)已接负载，要使负载上得到-206V电压(忽略滤波器压降)，则应使开关(14)、(18)、(24)、(26)、(27)选通，导通后的简化电路如图5所示。图中虚线箭头为电流流通的方向。(29)、(30)、(32)由于反偏而截止，没有开关选通的一行单元的零值二极管如(31)总是正向导通的。而不同行单元的电压，总是同向串联相加的。由图5可见，此时负载上的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
本方法专利技术——波形重组合技术（简称ＷＲＴ）的基本方法是用少量电压单元通过数字电路或计算机的控制重组成大量的电压幅值，再用这些电压高效率、低失真地合成任意电压波形。其技术特征是将微电子的数字技术应用到功率电路，将少量的电压单元按数制规律布 置构成数制电源，ｎ位ｍ进制数制电源只需ｎ（ｍ－１）个单元。第ａ行ｂ列单元的电压值为ｂｍｎ－１个单元电压。单位电压可根据需要任意选择，数制电源的进制和位数以及其最高位的单元的电压值都可以任意选择。再由数制电源构成电压合成器（如３３）。（３３）的接法为，同数位上各单元的负极（或正极）如（１．２．３．）与该位上零值二极管如（２９）的正端（或负端）共同联接，（１．２．３．）的正极（或负极）与该单元的数值选通开关如（１３．１４．１５．）分虽串联后与（２９）的负端（或正端）共同联接；再将不同数位分别按上述方法联接后同向串联，由最低位二极管的负端（或正端）如（３４）和最高位二极管的正端（或负端）如（３４＇）所引出的二线（Ａ—Ａ＇）经四只换向开关（２５—２８）组成的换向桥后成为（３３）的输出端（Ｂ—Ｂ＇）。单元可由蓄电池、充电的电容器、太阳能电池等组成，开关可为各种触点机械开关、电子开关构成。用ｎ位ｍ进制数制电源构成的（３３）可以产生２ｍｎ－１种均匀分布的电压。在实用中，数制电源可视需要简化，并允许不严格遵守数制规律。同样的数字控制技术应用到译码器，产生了由 存储器构成的通用信号译码器（８４），其特征是，（８４）的地址码值与该地址中储存的控制信号所选通的（３３）中的开关组合成的电压码值相同；或构成的专用控制信号译码器（８４＇），其特征是，（８４＇）按地址顺序依次存储所需波形各点电压值的控制信号，依地址顺序运行时，这些控制信号将使（３３）组合成所需波形输出。所以ＷＲＴ方法的基本结构就是由控制信号译码器（８４）或（８４＇）对（３３）进行控制，由（３３）中的开关逐点选通数制电源中的单元面直接产生所需电压波形，达到由少量单元重组合成各 种周期和非周期的功率或信号电压波形输出的目的。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：越良，於宙，
申请(专利权)人：越良，於宙，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]