[發明專利]串聯交流電壓調節器

在審

• 申請號: 201780053889.1
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN109792215A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 斯圖爾特·尼爾喬治
• 申請（專利權）人: 逸節電子有限公司
• 主分類號: H02M5/257
• 分類號: H02M5/257
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 彭愿潔;彭家恩

一種用于控制和調節輸送到負載的AC電壓電平而不管AC輸入電壓變化的系統，該系統包括耦接低頻工作電源變壓器（103）的高頻AC串聯電壓調節器（102）。低頻工作電源變壓器（103）工作于電源頻率，其通常50Hz或60Hz。低頻工作電源變壓器（103）的磁芯可以由工業標準低頻芯材料制成，該材料包括硅鋼和諸如'Metglass'的非晶芯的材料組。AC串聯電壓調節器（102）連接到低頻工作電源變壓器（103）的初級，低頻工作電源變壓器（103）的次級串聯連接在主電源的輸入及其輸出之間，該輸入用于接收未調節的輸入，該輸出用于將調節后的AC電壓輸出到負載。

相關專利和專利申請的交叉引用

本申請根據巴黎公約要求2016年9月9日提交的美國臨時專利申請No.62/385,249的優先權，其公開內容通過引用整體并入本文。

技術領域

本發明一般地涉及功率電子學。特別地，本發明涉及用于調節交流電（AC）電壓的方法和功率電子器件，更具體地，涉及將AC輸出電壓調節到所期望的電平而不管AC輸入電壓的變化。

背景技術

AC電壓調節器用于嚴密控制和調節輸送到與AC電壓調節器的輸出相連的負載的AC電壓電平，而不管AC電壓調節器的輸入處的AC電壓變化。

傳統上是通過各種低頻（LF）——通常為50或60Hz或其他頻率——的電源磁結構來完成。這些結構通常分接于各種變壓器或變壓器配置中特定的分立變壓器的電壓抽頭處。盡管如此，所有這些結構都依賴于傳統的交流開關設備，例如繼電器或者半導體設備，半導體設備諸如可控硅整流器（SCR）或連接為反向并聯的AC開關的門關閉晶閘管（GTO），TRIAC，諸如絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、MOSFET晶體管的AC開關、以及配置為如整流器之間連接的AC開關的SCR。通過電子控制電路選擇和激活這些AC開關，以自動切換所選擇的磁變壓器結構抽頭，進而調節變壓器或變壓器配置的匝數比，以控制AC輸出電壓盡可能接近所需電平。

調節AC輸出電壓的另一種傳統方法是使用由機電裝置（例如受控電動機）驅動的機電調節的自耦變壓器。在這種情況下，電子控制器檢測輸入電壓，然后驅動機電裝置移動輸出觸點以調節自耦變壓器的匝數，進而設置正確的匝數比以將AC輸出電壓固定到所需的電平。這些電機調節的自耦變壓器裝置也是LF磁結構，通常為50Hz或60Hz或其他頻率，并且通常使用碳刷來實現與自耦變壓器繞組的移動電接觸。然而，這些刷子由于受機械磨損，因此需要經常維護和更換。

發明內容

一種用于控制和調節輸送至負載的AC電壓電平而不管AC輸入電壓變化的系統包括PCT申請No. PCT/CN2014/093475和PCT申請No. PCT/CN2014/089721至少之一公開和要求保護的AC串聯電壓調節器，其耦接LF工作電源變壓器。在一種實施方式中，LF工作電源變壓器在電源頻率（其通常為50Hz或60Hz）下工作。LF工作電源變壓器的磁芯可以由工業標準低頻芯材料制成，該材料選自包括硅鋼和非晶芯（如“Metglass”）的材料組。在一種實施方式中，AC串聯電壓調節器連接到LF工作電源變壓器的初級，并且LF工作電源變壓器的次級串聯連接在電源輸入（其接收待調節的未調節AC輸入電壓）及其輸出（其將調節后的AC電壓輸出到負載）之間。

附圖說明

在下文中參考附圖更詳細地描述了本發明的實施方式，其中

圖1示出了根據本發明一實施方式的包括高頻（HF）AC串聯電壓調節器和LF變壓器的電壓調節系統的系統圖；

圖2示出了PCT/CN2014/093475公開和要求保護的HF AC串聯電壓調節器的一實施方式的電路圖；

圖3示出了PCT/CN2014/093475公開和要求保護的HF AC串聯電壓調節器的另一實施方式的電路圖；