逆变器交流电源制造技术

一种逆变器交流电源，包含斩波器和逆变器。斩波器的第一和第二开关元件交替导通和截止使输入交流电压周期地中断，在电容器上输出平滑的直流电压。逆变器与斩波器一起共用第一和第二开关元件，它包含Ｌ－Ｃ谐振电路。在逆变器中包括有自激励控制电路，确认振荡电压的变化。自激励控制电路连接到第一和第二开关元件的控制端，以根据振荡电压的变化使第一和第二开关元件交替导通和截止。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种向负载提供高频交流电压的逆变器交流电源，尤其涉及一种由把交流电压变为平滑直流电压的斩波器和把平滑的直流电压变为高频交流电压的逆变器组成的逆变器交流电源。逆变器交流电源已广泛应用于驱动诸如放电灯和电动机等电器。在美国专利4,933,831号和日本早期公布2－20366号中提出了典型的逆变器电源，各逆变电源是这样构成的，它包括一把输入的交流电压转变成平滑的直流电压的斩波器和把平滑的直流电压转变为高频交流电压的逆变器。在这些早期的电源中，作了一些特殊的设计，使斩波器和逆变器共享开关元件和二极管，以简化电路，减少元件数量。然而，美国专利4,933,831需要一外部的控制器交替地闭合和断开开关元件，因此必须有一辅助电路，它增加了整个电源电路的复杂程度。而且，由于外部的控制器被设计成使开关元件以固定的时间周期导通，因此还存在一个问题，即在输入的交流脉动电压变低时只有很少的输入交流电流被引入斩波器，不能使输入的交流电流的包络与输入交流电压的正弦波形精确地一致，在一定程度上使功率因数下降。另一方面，日本专利公布2－20366号的电源被设计成消除上述问题，它使用一带有附加电路的外部控制器，它监测输入的交流脉动电压并根据监测到的输入交流电压来改变开关元件的导通周期，改善功率因数。因此，这种类型的电源不仅需要外部控制器，而且还需要附加的电路，增加了元器件的量，因此其电路变得复杂，大大地增加了成品电源的成本和体积，不利于那些以价格和体积作为主要问题考虑的负载供电应用场合。本专利技术的逆变交流电源已经消除了上述问题和不足，它能降低电路的复杂程度和元器件成本，而且改善功率因数。本专利技术的电源包括连接成从低频交流电压源接收交流电压以提供平滑直流电压的斩波器和把平滑直流电压转变成高频交流电压以驱动负载的逆变器。斩波器包括至少一个电感器；一对串联连接的第一和第二二极管；一对串联连接并被控制交替导通和断开的第一和第二单向开关元件；一对串联连接的第三和第四二极管，它们分别与第一和第二开关元件反向并联连接，并且跨接在串联连接的第一和第二二极管对上，形成整流电桥；以及跨接在串接的第一和第二开关元件对上的平滑电容器。第一和第二二极管的联接点为第一输入点，而第一和第二开关元件的联接点为第二输入点。低频交流电压源与电感器串联后插接在第一和第二输入端之间，所以第一和第二开关元件使交流电压源经第一和第二二极管提供的脉动交流电压重复断续，由此在电感器上产生电压，然后该电压经相联的第一、第二、第三和第四二极管中之一把平滑的直流电压提供到平滑电容器上。逆变器与斩波器共用第一和第二开关元件和第三和第四二极管，它包括L－C谐振电路，与负载一起连接到第一和第二开关元件之一上，以把振荡电压作为高频交流电压提供给负载。在逆变器中包括有一自激励控制电路，以确认振荡电压的变化。该自激励控制电路被连接到第一和第二开关元件的控制端，以响应于振荡电压的变化交替地闭合和断开开关元件。把自激励控制电路与L－C谐振电路相结合可以取消电路复杂的外部控制器，因此可以简化整个电路装置，降低部件成本，然而却能确保一致的逆变器运行。而且，也可以把自激励电路制成在正半周期或负半周期响应于脉动输入交流电压，所以它能调节第一和第二开关元件的闭合周期，使周期性中断的输入交流电流的包络与输入交流电压的正弦波形一致，使功率因数最大。因此，本专利技术的重要目的在于提供一种逆变交流电源，其电路简单、成本经济、效率优越，其功率因数最高。在最佳实施例中，L－C谐振电路包含谐振电感器和谐振电容器，它们串联连接并跨接在开关元件上。自激励控制电路被设计成使用谐振电感器，并包括第一反馈绕组和第二反馈绕组，它们与谐振电感器作磁性耦合，分别响应于逆变器产生的振荡电压，输出极性相反的偏置电压。第一和第二反馈绕组被连接成分别把偏置电压反馈至第一和第二开关元件的控制端，使第一和第二开关元件交替导通。第一和第二反馈绕组可以联接到谐振电感器上，构成饱和变压器。在另一最佳实施例中，自激励控制电路被设计成使用输出变压器，负载通过该输出变压器联接到逆变器上。即，自激励控制电路包含一对一样的第一和第二反馈绕组，它们与输出变压器的初级绕组作磁性耦合，响应于出现在输出变压器上的振荡电压使第一和第二开关元件交替导通。另一方面，自激励控制电路可以被设计成包括具有主绕组和一对相同的第一和第二反馈绕组的辅助变压器。主绕组与谐振电感器串联连接到电路中，跨接在第一开关元件上，输出逆变器的振荡电压，该振荡电压接着产生反馈偏压，用以交替地使第一和第二开关元件导通和断开。另外，自激励控制电路可以包含带有第一反馈绕组的谐振电感器、产生指示断开第一开关元件的控制信号的检测器和连接成接收控制信号并提供使第二开关元件导通一预定周期的偏置电压的驱动器，第一反馈绕组磁耦合至谐振电感器上，响应于逆变器的振荡电压输出偏置电压，使第一开关元件导通和断开。因此，如此构造的自激励控制电路还响应于逆变器的振荡输出电压使第一和第二开关元件导通和断开。本专利技术的逆变器交流电源除第一和第二开关元件的自激励之外，还可以包括一些有效的特性。这些特性之一是防止逆变器在负载实质上与逆变器断开时产生过大的谐振电流，例如，在作为负载的放电灯偶然断开或者到了灯的寿命点时。为此目的，逆变器包括具有主绕组、一对第一和第二反馈绕组和信号绕组的饱和驱动变压器。主绕组插接到逆变器内，提供逆变器振荡电压，该振荡电压在第一和第二反馈绕组上依次产生偏置电压，使第一和第二开关元件交替导通和断开。而且，在逆变器中还包括有传感器绕组，它与谐振电感器作磁性耦合，产生指示逆变器振荡电压的检查电压。一转换电路连接到该传感器绕组上，把检查电压转换成相应的控制直流电压，并把所得的控制电压施加到信号绕组上，以在振荡电压上升时，激励驱动变压器以降低第一和第二反馈绕组上产生的偏置电压，由此缩短第一和第二开关元件的导通周期。因此，该逆变器能根据负载情况限制其输出，保护逆变器部件。本专利技术的第一个特征是，该逆变器包括补偿电路，它产生与逆变器振荡电压成比例的补偿直流电压。把补偿电压迭加到偏置电压上施加到第一和第二开关元件上，以与补偿电压即逆变器的输出电压成比例地改变其导通周期。换言之，从作为其指示的输入交流电压可以获得补偿电压。在该例子中，第一和第二开关元件仅在补偿电压迭加到第一和第二反馈绕组上产生的偏置电压上时，才能导通，这样只要逆变器与交流电压源断开，逆变器就能立即停止工作，避免不合需的逆变器运行。否则由于平滑电容器上的电压是逐渐减少的缘故，这种运行是会产生的。本专利技术的再一个特征是根据输入交流电压调整逆变器频率，减少逆变器输出的纹波。经试验证明在平滑电容器容量较小时会产生纹波。这是通过引入输入电压监测器和调节器来实现的。输入电压监测器提供变化的对应于交流电压源的脉动交流电压的直流电压。调节器被连接到第一和第二反馈绕组上，并响应于监测到的直流电压以与脉动直流电压成比例的量降低所述第一和第二反馈绕组上产生的偏置电压，由此在瞬时交流电压上升时缩短第一和第二开关元件的导通周期。因此，在输入交流电压上升时将调整逆变频率，使其提高，以限制其输出，由此减少纹波。本专利技术的又一个特征是在负载断开或者实质上短路使L－C电路的谐振电流增加的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器交流电源，连接到低频交流电压源上，提供高频交流电压以驱动负载，所述交流电源包含：连接成从所述交流电压源接收交流电压以提供平滑直流电压的斩波器，所述斩波器包含：至少一个电感器；一对串联的第一和第二二极管；一对串联的第一和第二单向开关元件，它们被控制成交替导通和截止；一对串联的第三和第四二极管，它们分别与所述第一第二开关元件反向并联连接，并且与所述一对串联连接的第一和第二二极管跨接，形成整流电桥；和与所述一对串联的所述第一和第二开关元件跨接的平滑电容装置；所述第一和第二二极管之间的连接点为第一输入点，所述第一和第二开关元件之间的连接点为第二输入点，所述低频交流电压源适合与所述第一和第二输入端之间的所述至少一个电感器串联连接，以使所述第一和第二开关元件反复中断从所述交流电压源通过所述第一和第二二极管提供的交流电压，从而在所述电感器上产生电压，然后该电压经所述第一、第二、第三和第四二极管中相关的二极管馈送给所述平滑电容装置，提供所述平滑直流电压；所述交流电源还包含：连接成接收所述斩波器的所述平滑直流电压以提供所述高频交流电压的逆变器，所述逆变器与所述斩波器共用所述第一和第二开关元件以及所述第三和第四二极管，它包括电感装置，该电感装置与所述负载一起跨接到所述第一和第二开关元件之一上，响应于所述第一和第二开关元件的交替导通和截止使逆变器电流交替流过所述电感装置，从而向负载提供作为所述高频交流电压的振荡电压；向所述第一和第二开关元件之一提供启动电压以启动逆变器的启动装置；包括在所述逆变器内的确认所述振荡电压变化的自激励装置，所述自激励控制装置与所述第一和第二开关元件的控制端相连，以根据所述振荡电压的变化使所述第一和第二开关元件交替导通和截止。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：三木伸和，神舍敏也，西浦晃司，平松明则，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]