[發(fā)明專利]一種采用新穎調(diào)節(jié)變換方法的可控綠色電源

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710195680.7
• 申請日: 2007-12-06
• 公開（公告）號: CN101197543A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 丁鵬坤
• 申請（專利權(quán)）人: 丁鵬坤
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293;H02M1/42;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能對電網(wǎng)交流電源直接進行開關(guān)變換，從而產(chǎn)生被開關(guān)頻率調(diào)制的，以電網(wǎng)交流電源的工頻頻率為包絡的高頻輸出電壓，屬于電源變換的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，對電網(wǎng)交流電源(頻率為50Hz或者60Hz的工頻)的輸入電壓的開關(guān)變換都是對經(jīng)過整流、濾波后得到的直流電進行，即開關(guān)電源技術(shù)。要成為波形畸變小、功率因數(shù)高的綠色電源還要進行功率因數(shù)校正，因而變換步驟較多，損耗較大，變換效率較低。

而在很多情況下，負載可以用工頻交流電壓或者以工頻頻率為包絡(是指包絡頻率為工頻，但是包絡波形不一定為正弦波)的高頻電壓供電。此時對電網(wǎng)交流電源直接進行開關(guān)變換將會使變換步驟減少，而且還可以同時進行功率因數(shù)校正，從而使變換效率得到提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種能對電網(wǎng)交流電源直接進行開關(guān)變換，同時進行功率因數(shù)和電網(wǎng)交流電源的輸入電流波形校正，從而產(chǎn)生被開關(guān)頻率調(diào)制的、以工頻頻率(國內(nèi)頻率為50Hz)為包絡的高頻輸出電壓(頻率一般為十幾kHz到幾百kHz)。它可以作為輸出功率可調(diào)的以工頻頻率為包絡的高頻電源，提供給負載使用，也可以經(jīng)過濾波成為與電網(wǎng)交流電源頻率相同的輸出功率可調(diào)的電源供給負載使用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：將電網(wǎng)交流電源輸入的工頻電壓用單片機控制的斬波電子開關(guān)(電子開關(guān)可采用MOS管，晶體管或者可關(guān)斷可控硅，實施方案中用MOS管)進行高頻雙向斬波，輸出以工頻頻率為包絡的高頻電壓或者經(jīng)濾波后輸出工頻電壓。為了調(diào)節(jié)和控制電流，線路串聯(lián)電感，還接有給電感續(xù)流的續(xù)流回路，續(xù)流回路也由電子開關(guān)構(gòu)成(實施方案中采用MOS管)。為了校正功率因數(shù)，用取樣電阻對線路電流進行取樣、絕對值放大后，與用單片機經(jīng)DA變換器輸出的與電網(wǎng)交流電源的輸入電壓絕對值同相的正弦絕對值電壓進行比較，比較結(jié)果輸入單片機，由單片機根據(jù)比較結(jié)果控制斬波電子開關(guān)的導通時間，使電網(wǎng)交流電源的輸入電流成為與電網(wǎng)交流電源的輸入電壓同相的正弦波。調(diào)節(jié)取樣電阻的大小或DA變換器輸出的正弦絕對值電壓的幅度大小可調(diào)節(jié)輸出功率。為了進行雙向控制，對電網(wǎng)交流電源的輸入電壓用比較器進行正負比較取樣，測定方向，輸入到單片機，決定斬波電子開關(guān)的通斷時序。

作為本發(fā)明的第一種應用，本發(fā)明給出一個用濾波后輸出的工頻電壓供電的高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器電路，供電電壓是以工頻頻率為包絡的高頻電壓經(jīng)電容濾波后的工頻電壓，能避免使用常規(guī)高頻電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生的引起鈉燈燈泡和電路損壞的2kHz-100kHz的燈振。

作為本發(fā)明的第二種應用，本發(fā)明還給出一個以工頻頻率為包絡的高頻電壓供電、利用電感鐵芯渦流加熱的可以用于電磁感應熱水器和電磁灶的電路，它的電感線圈鐵芯使用高損耗材料，以產(chǎn)生渦流發(fā)熱。

本發(fā)明的有益效果是：它對電網(wǎng)交流電源直接進行雙向斬波，輸出以工頻頻率為包絡的高頻輸出電壓，開關(guān)變換步驟少，損耗少，效率高。并且可以根據(jù)負載需要形成兩種不同形式的供電方式：可輸出功率可調(diào)的以工頻頻率為包絡的高頻電壓，提供給負載使用；也可以經(jīng)過濾波成為和電網(wǎng)交流電源頻率相同的輸出功率可調(diào)的工頻電源供給負載使用。這在很多情況下是非常有利的，例如高壓鈉燈常規(guī)高頻電子鎮(zhèn)流器存在一種可能會損壞鈉燈燈泡和電路的2kHz-100kHz的燈振，而采用本發(fā)明的輸出功率可調(diào)的工頻電源供電可以避免這種現(xiàn)象。因為兩種輸出方式都可控制電網(wǎng)交流電源的輸入電流波形為正弦波且與電網(wǎng)交流電源的輸入電壓同相，因而功率因數(shù)高，波形畸變少，是一種綠色電源。

附圖說明

圖1為電網(wǎng)交流電源的電壓波形區(qū)域定義圖。

圖1中的4個名詞的定義如下：①電網(wǎng)交流電源電壓正弦曲線為正的部分稱為正區(qū)；②正弦曲線為負的部分稱為負區(qū)；③正弦曲線自負到正時與零的交點稱為正起始點；④正弦曲線自正到負時與零的交點稱為負起始點。

圖2a為本發(fā)明的實施方案的原理圖。

圖2b為正區(qū)斬波過程電流流向圖。

圖2c為負區(qū)斬波過程電流流向圖。

圖2d為圖2a的一種變化形式的電路圖。

圖3為系統(tǒng)運行流程圖。

圖4a為高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器電路圖。

圖4b為高壓鈉燈啟輝器電路圖。

圖5a為電熱水器和電磁灶供電電路圖。

圖5b為電熱水器的電感線圈結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5c為電磁灶的電感線圈結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5d為電熱水器和電磁灶的電感線圈的等效電路圖。

具體實施方案

下面結(jié)合附圖對實施方案作出說明。