[發明專利]使用MEMS技術的變壓器帶載抽頭變換器

有效

• 申請號: 201010231262.0
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN101958651A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: L·M·富吉塔;K·蘇布拉馬尼安
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02M5/10
• 分類號: H02M5/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;徐予紅

1.一種用于變壓器繞組(12)的帶載抽頭變換器(10)，包括：

第一微機電系統(MEMS)開關模塊(18)，串聯地與所述變壓器繞組(12)上的第一抽頭和中性端子(16)直接耦合；

第二MEMS開關模塊(18)，串聯地與所述變壓器繞組(12)上的第二抽頭和所述中性端子(16)直接耦合；以及

控制器(40)，可操作地耦合到所述第一MEMS開關模塊(18)和所述第二MEMS開關模塊(18)，所述控制器(40)配置成生成要分別由所述第一和第二MEMS開關模塊(18)接收的第一和第二信號，所述第一和第二信號引起所述第一MEMS開關模塊(18)轉換到關閉位置以及引起所述第二MEMS開關模塊(18)轉換到打開位置以獲得所述變壓器繞組(12)上的第一預定匝數比。

2.如權利要求1所述的帶載抽頭變換器(10)，其中所述控制器(40)配置成生成要分別由所述第一和第二MEMS開關模塊(18)接收的所述第一和第二信號，所述第一和第二信號引起所述第一MEMS開關模塊(18)轉換到關閉位置以及引起所述第二MEMS開關模塊(18)轉換到打開位置以在第一時間獲得所述變壓器繞組(12)上的第一預定匝數比，所述控制器(40)還配置成生成到所述第二MEMS開關模塊(18)的第三信號以引起所述第二MEMS開關模塊(18)在所述第一時間之后的第二時間轉換到關閉位置，所述控制器(40)還配置成生成要在所述第二時間之后的第三時間由所述第一MEMS開關模塊(18)接收的第四信號，所述第一MEMS開關模塊(18)配置成響應所述第四信號在檢測到的交流的零交叉處從關閉位置轉換到打開位置以獲得所述變壓器繞組(12)上的第二預定匝數比。

3.如權利要求2所述的帶載抽頭變換器(10)，還包括耦合到所述第一MEMS開關模塊(18)和所述第二MEMS開關模塊(18)的控制電路(21)，所述控制電路(21)配置成在所述第一MEMS開關模塊(18)和所述第二MEMS開關模塊(18)各處于關閉位置中時阻止變壓器繞組(12)之間的高循環電流的創建；所述控制電路(21)包括：第一分流器開關模塊(22-28)，耦合在所述第一MEMS開關模塊(18)與所述中性端子(16)之間并且還耦合在所述第二MEMS開關模塊(18)與所述中性端子(16)之間，所述第一分流器開關模塊(22-28)配置成在所述第一時間轉換到第一操作位置以使負載電流能夠經過所述第一MEMS開關模塊(18)與所述中性端子(16)之間并為所述變壓器繞組(12)獲得所述第一預定匝數比；第二分流器開關模塊(22-28)，耦合在所述第一MEMS開關模塊(18)與所述第一分流器開關模塊(22-28)之間，所述第二分流器開關模塊(22-28)并聯地與第一分流器阻抗耦合，所述第二分流器開關模塊(22-28)配置成響應所述控制器(40)生成的第五信號在所述第二時間之后的第四時間轉換到打開位置以在抽頭開關操作期間使負載電流能夠通過所述第一分流器阻抗，所述第二分流器開關模塊(22-28)在所述第一時間處于關閉位置中；第三分流器開關模塊(22-28)，耦合在所述第二MEMS開關模塊(18)與所述第一分流器開關模塊(22-28)之間，所述第三分流器開關模塊(22-28)并聯地與第一分流器阻抗(32)耦合，所述第三分流器開關模塊(22-28)在所述時間處于打開位置中；第四分流器開關模塊(22-28)，耦合在所述第一分流器阻抗與所述第一分流器阻抗(30)之間，以及還并聯地與所述第一分流器開關模塊(22-28)耦合，所述第四分流器開關模塊(22-28)配置成響應所述控制器(40)生成的第六信號在所述第四時間之后的第五時間轉換到關閉位置以使負載電流能夠通過所述第一分流器阻抗和所述第一分流器阻抗(32)，從而阻止抽頭開關操作期間變壓器繞組(12)之間高循環電流的創建，所述第四分流器開關模塊(22-28)在所述第一時間處于打開位置中；其中所述第一分流器開關模塊(22-28)配置成響應所述控制器(40)生成的第七信號在所述第五時間之后的第六時間從所述第一操作位置轉換到第二操作位置以使負載電流能夠經過所述第二MEMS開關模塊(18)與所述中性端子(16)之間并為所述變壓器繞組(12)獲得所述第二預定匝數比；所述第四分流器開關模塊(22-28)配置成響應所述控制器(40)生成的第八信號在所述第六時間之后的第七時間轉換到打開位置以在抽頭開關操作期間使負載電流能夠通過所述第一分流器阻抗(32)；所述第三分流器開關模塊(22-28)配置成響應所述控制器(40)生成的第九信號在所述第七時間之后的第八時間轉換到關閉位置以使負載電流能夠經過所述第二MEMS開關模塊(18)與所述中性端子(16)之間并為所述變壓器繞組(12)提供所述第二預定匝數比；所述第一MEMS開關模塊(18)響應所述第四信號在檢測到的交流的零交叉處從關閉位置轉換到打開位置以在所述第八時間之后的所述第三時間獲得所述變壓器繞組(12)上的所述第二預定匝數比。