[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)電壓信號的方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580037388.1
• 申請日: 2005-11-10
• 公開（公告）號: CN101438487A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亞歷山大·莫斯托夫;維克多·希里亞克斯基;茲維卡·莫艾倫
• 申請（專利權(quán)）人: 亞歷山大·莫斯托夫;維克多·希里亞克斯基;茲維卡·莫艾倫
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;G05F1/10
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 曾旻輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)電壓信號的方法和設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及一種高效轉(zhuǎn)換電壓信號和通過調(diào)整電壓調(diào)節(jié)器電阻來調(diào)節(jié)電壓信號的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

交流電壓(例如，正弦電壓)的轉(zhuǎn)換通常是通過閉合電路的磁芯變壓器和電感元件(例如，線圈)實現(xiàn)。這些轉(zhuǎn)換技術(shù)使得變壓器量重和體積大(典型地，每千瓦轉(zhuǎn)換功率等于10千克)，以及啟動的困難(變壓器主線圈中的初始電流可能超過工作電流的6至8倍)。這些轉(zhuǎn)換技術(shù)的其他不足在于缺乏短路保護，以及連續(xù)漸變地改變輸出電壓很困難。

另一種傳統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換模式是采用高頻率變壓器，這種變壓器的重量為每千瓦轉(zhuǎn)換功率其重量在1.5至2千克之間。然而，采用這些變壓器的轉(zhuǎn)換方法比較復(fù)雜，因為需要對交流電進行調(diào)整，以及經(jīng)歷濾波級以確保在特定時間轉(zhuǎn)換電壓不會超過所需電壓值。此外，這種轉(zhuǎn)換技術(shù)通常要求有精密控制裝置，用來調(diào)整輸出電壓的形狀，使之符合輸入電源形狀。此外，在這種傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換技術(shù)中，交流電電壓通常是通過高頻率矩形或者步進脈沖信號調(diào)整，這限制了這些技術(shù)的使用范圍，因為很多的交流電電器當(dāng)由非交流電供壓的時候就不能正常有效地運行。

迄今為止，功率轉(zhuǎn)換主要是建立在脈寬調(diào)制技術(shù)基礎(chǔ)上的一種方法，其中輸出至負載的電源由在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間切換的開關(guān)裝置控制，輸出功率取決于開關(guān)裝置關(guān)閉和打開的時間比率。這些轉(zhuǎn)換方法就功率效率方面來講是有效的，然而它們具有各種缺點，例如不希望的電磁輻射和由于噪音和多余諧波所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換信號的失真。

美國US6,346,778描述了一種交流電源轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可通過開關(guān)裝置使其輸出適應(yīng)電容、電感和/或電阻負載，其中開關(guān)設(shè)備的由控制器控制，該控制器根據(jù)電壓和電流輸入和它們的相差來控制輸出負載的功率，這樣多余的能量在電源轉(zhuǎn)換器里得到釋放。

美國US6,784,708描述了一種基于電壓轉(zhuǎn)換速率的感應(yīng)的可變電壓范圍的高壓輸出驅(qū)動器。該驅(qū)動器由傾斜的變壓器、微分器、調(diào)整器、比較儀和數(shù)碼調(diào)整器組成，這些元件連接成閉合回路。雖然這種變壓器能夠提供穩(wěn)定的、可調(diào)整的輸出電壓，但這種變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且昂貴。

上述方法還不能為我們前面的技術(shù)問題提供令人滿意的解決方案。所以，有必要發(fā)明一種高效并且簡易轉(zhuǎn)換、調(diào)整裝置來克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種高效、可調(diào)整并且相對輕型的轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)裝置，該設(shè)備能夠提供不需要濾波級和不會對電網(wǎng)造成干擾的穩(wěn)定可調(diào)整的輸出電壓。

本發(fā)明的另一目的是提供一種高效、可調(diào)整并且相對輕型的轉(zhuǎn)換和調(diào)整裝置，該裝置有“軟啟動”的能力。

本發(fā)明的另一目的是提供一種高效、可調(diào)整并且相對輕型的轉(zhuǎn)換和調(diào)整裝置，該裝置不基于脈寬調(diào)制技術(shù)。

本發(fā)明的另一目的是提供一種通過高頻變壓器高效轉(zhuǎn)換交流電壓信號的方法和裝置，轉(zhuǎn)換交流電壓信號是通過利用一個或多個高頻電磁電壓調(diào)節(jié)器來調(diào)整變壓器線圈的電壓實現(xiàn)。

本發(fā)明的另一目的是提供一種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置其中轉(zhuǎn)換過程可由高頻率電磁電壓調(diào)整器控制。

本發(fā)明的另一目的是一種帶可調(diào)整電抗的高頻率電磁變壓器。

本發(fā)明的另一目的是一種可控制轉(zhuǎn)換后的信號的振幅和波形的調(diào)節(jié)變壓器。

本發(fā)明的優(yōu)點和其他目的將隨著描述的開展變得清晰明了。

發(fā)明概要

本發(fā)明涉及一種高效的電壓轉(zhuǎn)換和調(diào)整裝置，該裝置基于高頻率變壓器和與變壓器線圈串聯(lián)的高頻率電磁電壓調(diào)整器。本發(fā)明的轉(zhuǎn)換和調(diào)整裝置(下文稱為調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置)能有效的轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定輸入電源(下文稱為輸入電壓或信號)，并且無需濾波級。

依照本發(fā)明，電壓信號的調(diào)整優(yōu)選通過使用一個或多個本發(fā)明的高頻率電磁電壓調(diào)整器，該高頻率電磁電壓調(diào)整器包括與電磁體耦合的線圈，其中所述高頻率電磁電壓調(diào)整器與電壓變壓器的初級線圈和/或次級線圈通過其線圈相連，其中所述變壓器的初級線圈和/或次級線圈上的電壓是通過調(diào)整所述高頻率電磁電壓調(diào)整器的線圈的電抗值來控制，調(diào)整電抗值是通過適當(dāng)?shù)目刂铺峁┙o其電磁體的信號。

術(shù)語“信號調(diào)制”在這里是指對周期信號的振幅到另一個不同周期信號的振幅進行持續(xù)的調(diào)整，如倍增這些信號(如，調(diào)幅)。術(shù)語“周期信號”在這里是指隨時間變化的信號具有在特定的時間周期性重復(fù)的波形。術(shù)語“調(diào)整”這里是指調(diào)整信號的振幅使其符合期望的波形，換句話說，消除與期望波形的偏差。術(shù)語“組合信號”或者“整流信號”這里是指轉(zhuǎn)換有特定極性的信號的所有極性部分后所得的信號，也就是說，將信號轉(zhuǎn)化成為單極性信號。