[實用新型]一種交流斬波電子調壓器

無效

• 申請號: 201120229189.3
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN202103424U
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 吳愛國;冀石勇;尚羽佳
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本實用新型涉及一種交流調壓器，尤其是一種可以應用于感性負載的新型交流斬波電子調壓器。

背景技術

目前，我國某些地區電網供電質量較差，電網電壓波動范圍較大。電網電壓波動對敏感性負載，如計算機、通信設備等影響很大，有可能導致這些系統有效數據丟失、通信中斷等嚴重后果。因此，調節電網電壓對敏感性負載的正常運行是很重要的。目前，工頻交流調壓器在工業加熱、照明控制、感應電機的軟啟動、風機和水泵的速度控制等方面得到了廣泛應用，大多數采用的是傳統的相控式交流調壓器，采用的開關器件為晶閘管。它們的優點是控制電路簡單、功率容量大，缺點是當控制角增大時，功率因數減小，電流中諧波的幅值相對大，濾波器體積大。

PWM型斬波調壓由于其電壓連續可調，體積小，重量輕，在中小功率場合逐漸普及。現有的PWM型斬波調壓技術雖然結構簡單，控制，但互補控制的方法在應用于感性負載時會產生過高的電壓而使高頻功率開關損壞。由于在開關器件的開通和關斷過程中，斬波開關和續流開關互補控制的交流調壓器換流過程中會出現電源短路，產生瞬時電流沖擊，通常需設置換相死區時間。但這又可能造成換相死區時間內兩個開關都不導通，使負載開路，在有電感存在的情況下，會產生瞬時電壓沖擊。通常的解決方案都需要加入而外的續流回路或提高器件的容量，這些都極大地增大了調壓器的成本。

實用新型內容

本實用新型為避免換相期間兩種共態運行所造成的瞬時電流或電壓沖擊，提供一種電壓連續可調，輸出精度高，成本較低，在阻性及感性負載條件下都可以穩定可靠運行的交流電子調壓器。本實用新型采用有電壓、電流相位檢測的非互補控制方式，使得在不增加開關器件的情況下仍能保證在感性負載情況下正常續流。為此，本實用新型采用如下的技術方案：

一種交流斬波電子調壓器，適用于阻性及感性負載供電線路，包括供電線路電壓和電流檢測電路和控制器，還包括供電線路電壓同步信號采樣電路和電流同步信號采樣電路、邏輯控制電路以及四個高頻IGBT交流開關；四個交流開關中，有兩個并聯在交流供電線路上，有兩個串聯在交流供電線路上；控制器輸出的PWM調制信號、供電線路電壓同步信號采樣電路和電流同步信號采樣電路各自的采樣信號經由邏輯控制電路的選擇后控制各個高頻IGBT交流開關。

作為優選實施方式，所述的調壓器還包括按鍵，控制器通過按鍵接收手動調節PWM調制信號占空比的輸入信號。

本實用新型解決了交流斬波調壓技術，特別是在感性負載條件下的調壓精度問題、可靠性問題、續流開關損耗大，高成本問題等。可廣泛應用于中小功率的交流調壓領域，如電動機調速、風機、泵機、高壓靜電除塵裝置以及調光電路中。

附圖說明

圖1本實用新型的工作原理示意圖。

圖2本實用新型的交流斬波電子調壓器的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型做詳細說明。

圖1為本實用新型的調壓器原理示意圖，S1、S2、S3、S4為高頻IGBT交流開關。S1、S4為工作組1，進行正向電流的斬波和續流；S2、S3為工作組2，進行負向電流的斬波和續流。控制器K產生K1、K2、K3、K4作為S1、S2、S3、S4的驅動信號。電壓同步信號采樣電路U、電流同步信號采樣電路I的輸出為與連接處信號同相位的方波。電流同步信號采樣電路I的輸出為1時，工作組1工作，K2、K3為常關信號。在工作組1工作時，若電壓同步信號采樣電路U的輸出為1，則K1為高頻PWM信號PWM1，K4為常開信號；若電壓同步信號采樣電路U的輸出為0，則K1為常開信號，K4為高頻PWM信號PWM4，其中d_PWM1+d_PWM4＝1。電流同步信號采樣電路I的輸出為0時，工作組2工作，K1、K4為常關信號。在工作組1工作時，若電壓同步信號采樣電路U的輸出為0，則K2為高頻PWM信號PWM2，K3為常開信號；若電壓同步信號采樣電路U的輸出為1，則K2為常開信號，K3為高頻PWM信號PWM3，其中d_PWM2+d_PWM3＝1。

參見圖2，本實用新型的調壓器采用的控制器芯片MCU為單片機PIC16F877。電壓電流采樣電路采集當前時刻電壓電流值，MCU對采樣值進行A/D轉換并驅動LCD液晶顯示模塊顯示，從而方便觀察和操作。當操作按鍵B1，B2時，MCU根據接收的信號來改變PWM信號脈寬值來改變輸出電壓值大小。MCU輸出的PWM信號與電壓同步信號采樣電路輸出信號U與電流同步信號采樣電路輸出信號I通過邏輯控制電路(由兩片數據選擇器74LS153構成，圖中未畫出)實現上述算法所提出的四路控制信號。