[發明專利]一種超高速節能型交流穩壓裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201410439118.4
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104166418A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 劉旭明;謝東藩
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G05F1/12
• 分類號: G05F1/12
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 王玉梅

技術領域

本發明涉及綜合電力電子控制、微電子、大功率器件設計及專用功率模塊設計等技術的穩壓控制技術領域，特別是一種適用于供電電壓不穩定場所，能夠對不穩定電壓進行自動調節的超高速節能型交流穩壓裝置及其控制方法。

背景技術

當前我國的終端用電常處于電壓不穩定狀態，我國《供電營業規則》規定供電電壓允許偏差為不超過額定值的±10％，而實際測量江蘇多地企業的用電電壓白天多在+10％左右波動，考慮到功率和電壓是平方關系，如果用電電壓超壓10％，設負載的阻抗不變，實際功率將超過額定值20％。

為了避免電壓不穩定帶來的電能損失，現有技術中已經存在相應的穩壓產品，但是傳統的穩壓產品多注重于穩壓功能，本身卻要消耗電能。目前市場上尚無穩壓同時還可節能的產品。已有的普通穩壓器用在穩壓節能方面存在多項缺陷：一是調壓速度慢，調壓時間≥1秒，對于精密設備的快速反應不能適應；二是效率偏低，一般在95％左右，如果穩壓節能5％，只夠本身消耗，而且空載時變壓器仍有耗電，可能還增加了用電量；三是消耗銅材、鋼材多，重量、體積很大。

發明內容

本發明通過功率模塊及相應控制架構的設計，實現對不穩定電壓的自動調節，達到高速調壓的同時還能夠節能的目的。

本發明采取的技術方案為：一種超高速節能型交流穩壓裝置，包括市電連接端和穩壓電源輸出端，所述市電連接端與穩壓電源輸出端之間的三相線路上依次串接有第一儲能電感、限流電阻、儲能電容以及第二儲能電感；

上述各限流電阻兩端分別并接有可控開關；

還包括控制單元、電壓檢測單元、第一電子開關和第二電子開關；可控開關的控制輸入端連接控制單元；第一電子開關和第二電子開關分別包括控制輸入端和三個電流輸入端，其中控制輸入端連接控制單元，第一電子開關的三個電流輸入端分別連接在三相線路中限流電阻與儲能電容之間，第二電子開關的三個電流輸入端分別連接在三相線路中儲能電容與第二儲能電感之間；電壓檢測單元的輸入端連接市電連接端以檢測輸入電壓，然后將檢測到的電壓信號輸出至控制單元；控制單元根據電壓信號控制可控開關的開關狀態，以及第一電子開關和第二電子開關的導通和截止。

本發明在應用時，市電輸入的不穩定電壓可被自動調整為穩定的交流穩壓電源輸出給三相負載，穩壓器自身耗能少，電壓調節迅速。

進一步的，本發明還包括濾波單元，濾波單元由分別串接在穩壓輸出端三相線路與公共端之間的濾波電容組成，可對輸出電壓中的高頻諧波進行濾波。

更進一步的，本發明中限流電阻皆為防浪涌熱敏電阻。第一電子開關S1和第二電子開關S2為現有的占空比可調的高速電子開關集成芯片，其具有用于調節占空比的端口即控制輸入端。電壓電流測量單元可利用現有的電壓電流測量電路，將測得的電壓電流模擬量轉換為數字量傳輸給控制單元。控制單元可選用現有的單片機，可控開關可利用繼電器輔助觸點實現，控制單元單片機控制繼電器線圈的通斷電，從而達到控制可控開關通斷的目的。通過電流電壓的測量，控制單元能夠判斷穩壓器接入電源的狀態，從而控制可控開關在電源接入穩壓器啟動時保持斷開狀態，并在一段時間后控制可控開關閉合，從而將限流電阻短路，避免其上的電能損耗。

本發明還提供基于上述超高速節能型穩壓器的控制方法，其中對第一電子開關和第二電子開關的控制方法為：對市電連接端的輸入電壓進行檢測，并對輸入電壓與既定的穩定電壓進行比較：

當輸入電壓等于穩定電壓，則將第一電子開關及第二電子開關的導通和截止占空比分別設置為50％；且第一電子開關處于導通狀態時，第二電子開關為截止狀態；

當輸入電壓小于穩定電壓，則將第一電子開關的占空比設置為大于50％；且第一電子開關處于導通狀態時，第二電子開關為截止狀態；

當輸入電壓大于穩定電壓，則將第一電子開關的占空比設置為小于50％，且第一電子開關處于導通狀態時，第二電子開關為截止狀態。

本發明的有益效果為：區別于傳統穩壓產品：無工頻變壓器，可以使效率提高、重量減輕從而改善性能；無逆變器，結構簡單，控制靈活，性能好；無可控硅，提高功率因數，減小諧波干擾。同時大幅度降低了穩壓器自身的重量和尺寸，產品可應用在所有的需要穩壓的用電場合，特別是適合于小體積安裝的場合，將會給國家帶來巨大經濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1所示為本發明原理結構示意框圖；

圖2所示為本發明工作過程中一種工作通路示意圖；

圖3所示為本發明工作過程中另一種工作通路示意圖；

圖4所示為本發明工作過程中第三種工作通路示意圖；