本发明专利技术公开了一种串联式交流稳压器，包括：功率处理模块，用于产生与电网输入电压同相或反相的输出电压；求和电路，接收功率处理模块的输出电压Us2，并与电网输入电压Us1进行求和输出稳压器输出电压Uo；控制模块，用于对电网输入电压Us1和稳压器输出电压Uo进行采样并控制功率处理模块的输出电压Us2的大小和相位，所述功率处理模块和控制模块均与电网输入端连接。本发明专利技术由于使用了串联的式的拓扑结构进行稳压处理，使得整个交流稳压电源的效率得到相当大程度的提高。而且所串联的电源Us2又是采用的开关电源设计而成，这样既提高了稳压精度，又提高了稳压电源的功率密度，同时还降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种稳压器，尤其涉及交流稳压器。
技术介绍
电压的稳定，对于许多技术部门(如无线电技术、电子测量、自动控制、电子计算机等)具有相当重要的意义。因此，交流稳压器(220V、50HZ)得到了广泛的重视。在无线电通信、电子测量、自动控制、电子计算机等许多设备中，都要求供电电源电压比较稳定。通常，供电电源电压的波动将会直接影响到设备的质量和性能，在某些情况下，甚至可能彻底破坏设备的正常工作。例如在铁路信号部门，供电电压的波动更是严重地影响信号设备的正常使用，从而直接影响行车安全。当供电电压过低时，电动转辙不能启动，轨道继电器在调整状态下(无车占用)不能正常吸起，信号灯的显示距离大为缩短。当供电电压过高时，轨道继电器在分路状态时不能正常落下，信号灯炮的使用寿命大为缩短。因此，供电电源电压的稳定对于国防、工农业生产、铁路运输以及人民的日常生活都具有密切的关系。现有的交流稳压器多为自耦式调压，晶闸管相控调压，级联式AC-DC-AC调压等。 自耦式调压由一个大的铁芯变压器组成，通过调节其碳刷从而改变其变比而改变输出电压，其不利因素有①功率密度比较低，且工频变压器比较笨重，而且电压调节的精度很低。 ②晶间管相控调压通过改变其串联于电路中的可控硅来改变其导通角从而改变输出电压， 然而输出电压中含有较高的谐波分量，对于电机型负载危害相当严重。③级联式AC-DC-AC 调压是由AC-DC变换器和DC-AC变换器级联而成。这类变换器功率变换级数多，由于采用 AC-DC变换器和DC-AC变换器级联而成，导致整个调压器的效率不是很高，并且降低了整个系统的稳定性。专利技术内容针对上述现有技术，本专利技术要解决的技术问题是提供一种成本低、重量轻、波形失真较小且工作效率高串联式交流稳压器。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种串联式交流稳压器，包括功率处理模块，用于产生与电网输入电压同相或反相的输出电压； 求和电路，接收功率处理模块的输出电压化2，并与电网输入电压Usl进行求和输出稳压器输出电压Uo ；控制模块，用于对电网输入电压Usl和稳压器输出电压Uo进行采样并控制功率处理模块的输出电压Us2的大小和相位，当电网输入电压Usl低于设定的稳压器输出电压Uo时， 控制功率处理模块输出电压化2和电网输入电压化1同频同相且电压波形相似，稳压器输出电压Uo= Usl+Us2;当电网输入电压Usl高于设定的稳压器输出电压Uo时，控制功率处理模块输出电压Us2和电网输入电压Usl同频反相且电压波形相似，稳压器输出电压Uo= Usl-Us2 ；所述功率处理模块和控制模块均与电网输入端连接。进一步地，在电网输入端以及功率处理模块的输入端均串联一 EMI滤波器。进一步地，所述功率处理模块的输出端和求和电路间串联LC滤波电路。进一步地，所述功率处理模块由高频变压器和第一开关Si、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4组成，其中，所述高频变压器的初级和次级为推挽式拓扑结构，第一开关 Sl和第二开关S2分别串联在高频变压器初级的两个绕组上，第三开关S3和第四开关S4分别串联在高频变压器次级的两个绕组上。进一步地，所述开关Si、S2、S3、S4均由两个N沟道增强型MOS管串联而成。进一步地，所述控制模块包括 供电电源模块；电压比较模块，用于对电网输入电压化1与预设稳压器输出电压Uo进行比较后输出控制信号S5，当预设稳压器输出电压Uo比电网输入电压Usl高时，控制信号S5输出高电平； 当预设稳压器输出电压Uo比电网输入电压Usl低时，控制信号S5输出低电平；PWM波发生单元，用于产生两路相位相差180度的第一 PWM波和第二PWM波并经驱动电路后分别连接至第一开关和第二开关。功率处理模块输出电压化2的输出极性控制模块，用于对第一开关Sl的开关信号、第二开关S2的开关信号和控制信号S5进行逻辑处理输出控制信号第三PWM波和第四 PWM波并经驱动电路后分别连接第三开关S3和第四开关S4 ；进一步地，所述电压比较模块为电压比较器。进一步地，所述PWM波发生单元包括误差放大器、电压比较器；所述误差放大器将基准电压toef和输出电压Uo隔离采样后的反馈电压Ufb作差后再通过电压比较器与三角波发生器所产生的三角波进行比较后产生PWM波，再对PWM波进行移相及分相处理后与PWM 波信号再进行逻辑与处理分别得到相位相差180度的第一 PWM波和第二 PWM波。进一步地，所述功率处理模块输出电压化2的输出极性控制模块为逻辑运算模块，包括第一非门、第二非门、第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、第一或门、第二或门，其中，输入电压与预设输出电压比较模块输出的控制信号S5分别接入第一非门、第二非门、第二与门、第四与门，第一开关Sl的开关信号分别接入第一与门和第四与门，第一非门的输出接入第一与门，第二开关S2的开关信号分别接入第二与门和第三与门，第二非门的输出接入第三与门，第一与门和第二与门接入第一或门输出第三PWM波，第三与门和第四与门接入第二或门输出第四PWM波。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果①将传统自耦式的稳压改为串联式的稳压，所以具有较高的转换效率；②所串入的功率处理模块由高频变压器与电力电子无件构成，从很大程度上讲增加了其功率密度，也减轻了其重量。所以使得整个交流稳压电源系统既保证了较高的转换效率、 较低的成本、较高的可靠性，同时也保证了较低的待机功耗以及输出电压波形较小的失真度；③电路结构相对简单，使得整个系统稳定性较高；④由于采用电子式的稳压调节，不会像传统电刷调节那样产生一些不必要的问题。附图说明图1所示为串联式交流稳压器模型图； 图2所示为串联式交流稳压器电路模型图3所示为串联式交流稳压器工作于升压模式时模型图4所示为串联式交流稳压器工作于降压模式时模型图5所示为串联式交流稳压器结构框图6所示为串联式交流稳压器主体结构电路原理图7所示为电网输入电压Usl电压波形图8所示为电网输入EMI-I滤波器电路原理图9所示为功率处理部分输入EMI-2滤波器电路原理图10所示为功率处理部分电路原理图11所示为功率处理部分电路中的开关S1-S4的电路原理图12所示为图10中高频变压器工作时绕组π5两端电压波形图13所示为图10中高频变压器工作时绕组π6两端电压波形图；；图14所示为功率处理部分输出电压Uab两端电压波形图15所示为功率型低通滤波器电路原理图16所示为工作于升压模式时Us2输出电压波形图17所示为工作于降压模式时Us2输出电压波形图18所示为控制部分内部结构框图19所示为控制部分中系统电源电路原理图20所示为控制部分中系统电源输出电压波形图21所示为输入电压与预设输出电压电压比较结构图22所示为PWM波发生器结构框图23所示为PWM波产生时序图M所示为两相相位相差180度PWM波产生时序图25所示为Us2输出极性控制电路图沈所示为不同工作模式下控制部分的时序图27所示为隔离驱动结构框图观所示为串联式交流稳压器输出电压波形图。具体实施例方式下面将结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步的描述。稳压器主体结构模型如图1所示。本专利技术的主体思想是将电网输入端电压等效为一个电源化1，再串入一个与电源Usl同频的交流电源化2，其结构模型如图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王贤江，石玉，钟慧，张灵迪，施华虎，王金川，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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