[發明專利]交流電子變壓器或調壓器

在審

• 申請號: 202211630477.9
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN115811238A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 於岳亮;於璐;於宙
• 申請（專利權）人: 上海穩得新能源科技有限公司
• 主分類號: H02M5/12
• 分類號: H02M5/12;H02M5/18;H02M5/293
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明披露的交流電子變壓器、調壓器，是一種輸入、輸出均為交流電的電子裝置，通過不經整流器直接將工頻轉變為中頻的斬波器，以高頻變壓器代替工頻變壓器縮減裝置重量、提高效率，采用斬波器的PWM調節實現無觸點調壓穩壓功能，通過以功率橋式雙穩電路構成的換向器，將2倍工頻半波換向恢復交流正弦波形輸出，本裝置電壓調節精度高，電壓可帶負載連續調節，裝置重量、體積小于傳統電氣變壓器。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體地說，是提出一種主要用電子電路實現的交流輸出入變壓器、調壓器或穩壓器功能的裝置，即交流輸入、交流輸出的基本型裝置及其實施方法和控制調節原理。

背景技術

在電氣領域中，經常需要一種電壓穩定的交流電源。由于公共電網中接入變化無常的眾多負載，所以供電負荷的隨機性大、電壓波動劇烈，影響到連接到電網的所有負載的穩定工作，特別是對于需精確測量設備的性能參數的場合，需要為這些設備的供電提供具有精準調壓和穩壓的交流電源裝置。

為了獲得穩定的交流電壓，現有的交流調壓器或穩壓器，或者是采用改變變壓器抽頭的機械式調壓、繼電器調壓，或者是采用電機驅動的感應調壓器調壓，或者是采用飽和電抗器調壓，或者采用電動/發電機組穩壓等傳統模式，其調節精度、響應速度都遠不能達到標準交流電源的要求，有待于價廉物美的新一代交流變壓調壓穩壓器裝置的出現。

發明內容

本發明的目的是通過技術創新，構筑一種由電子控制調節的交流調壓器或穩壓器裝置。本發明的交流調壓器或穩壓器裝置，是這樣構思的，摒棄采用變壓器抽頭調節電壓的最傳統方式，因為其精準的交流電壓往往精確到變壓器繞組每匝的十分之一甚至萬分之一的精度，不可能有那么多的變壓器抽頭。而采用電子脈寬調壓才可能實現高精度高穩定度的連續交流電壓調節。

而且，通過變壓器抽頭調壓在切換抽頭過程中很難維持負載電流的穩定，無法實現有載調壓。

除了調壓精度外，電子調壓的速度可能比電磁調節快1～2個數量級，而比機械調節的速度更可能快到3個數量級以上。

另外，傳統變壓器工作在頻率很低的工頻范圍，感應電壓小，需要有大得多的鐵芯、繞組體積和重量配合，使用經濟性差。據此，需要將變壓器的執行調節控制的載體頻率從50Hz或60Hz的工頻升高至kHz級甚至高過幾十kHz的中頻，以取代體積重量都特別大的傳統磁路的工頻變壓器。

本發明的實施方法，其特征是，輸入交流電不經整流器直接被斬波成中頻交流電；所述中頻交流電經過高頻變壓器實現電壓變換；然后將中頻交流電整流、濾波成單向交流2倍工頻半波；最后通過換向器將交流2倍工頻半波變換為工頻交流正弦波電壓；采用脈寬調制PWM對斬波器脈寬進行精密調節，以獲得精準調壓或穩壓的交流電壓輸出，以實現交流電子變壓。

也就是說，首先取消整流器，而采用斬波技術將工頻交流電直接升頻為中頻交流電壓，采用中頻變壓器代替工頻變壓器，實現電壓變換和輸入輸出間的電隔離，變壓和調壓由脈寬控制所實現。

一種交流電子變壓器或調壓器裝置，其特征是，裝置依次由斬波器(1)、高頻變壓器(2)、高頻整流器(3)、換向器(4)順序連接，以及濾波器和控制器(5)構成；

所述斬波器(1)采用2個逆導型開關管串聯連接，無需整流器直接將工頻交流電斬波成為中頻交流電，并且通過脈寬調制PWM調節斬波脈寬，以調節輸出交流電壓的幅值；

所述高頻變壓器(2)用于對裝置的輸入端和輸出端作電氣隔離，也可改變或不改變斬波后的高頻變壓器電壓匝比；

所述高頻整流器(3)用于將斬波后經高頻變壓器次級輸出的中頻電流整流成2倍工頻電壓，即相當于經過整流后的半波波形電壓；

所述換向器(4)采用功率橋式雙穩電路，用于將2倍工頻半波波形中的一半波形換向改變成正向波形，一半波形改變成負向波形，以恢復交流正弦波形的工頻電壓；