專利名稱：方程式電動(dòng)率控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流與電壓的電功率調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換和控制的裝置，尤其是一種方程式電功率控制器。
背景技術(shù)：
一個(gè)電功率的轉(zhuǎn)換需要有一個(gè)電路裝置來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)電路裝置能對(duì)其輸入和輸出的電功率進(jìn)行有效的控制與調(diào)節(jié)，使其具有電壓與電流合成電能函數(shù)的有效改變，這種合成電能函數(shù)的傳遞結(jié)果，能滿足多種需要不同電功率的負(fù)載服務(wù)。在轉(zhuǎn)換電路和電功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的控制裝置中，通常改變的規(guī)律是從一個(gè)具備較高的電壓、電流的供應(yīng)端，轉(zhuǎn)換至為一個(gè)需要較低電功率的負(fù)載服務(wù)；或者從一個(gè)具備較低的電壓、電流的供應(yīng)端，轉(zhuǎn)換至一個(gè)需要較高電功率的負(fù)載上。通過電路裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其能獲得較高轉(zhuǎn)換效率和性能，從而將輸出的電功率基本上與輸入的電功率得到整體上平衡。
目前，公知的電功率轉(zhuǎn)換器中，包括直接連接于交流電網(wǎng)的電力輸入模塊，整流橋模塊，和并聯(lián)于整流橋輸出端的大電容(直流電源、開關(guān)電源除外)模塊的電功率轉(zhuǎn)換器、可控硅轉(zhuǎn)換器等，會(huì)對(duì)交流電網(wǎng)的電源則產(chǎn)生較大諧波污染，可能直接影響和降低交流電網(wǎng)的傳輸效率及功率因素，因而設(shè)計(jì)、研制優(yōu)良轉(zhuǎn)換器、控制器，存在著巨大的節(jié)電、節(jié)能潛力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能對(duì)交流電源則的諧波污染小，能對(duì)三相電網(wǎng)的對(duì)稱、平衡的運(yùn)行有著良好的性能，且?guī)в卸喾N物理量的恒量控制性能的方程式電功率控制器。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來完成該方程式電功率控制器，包括直接連接于交流電網(wǎng)電力輸入模塊的整流橋模塊，和并聯(lián)于負(fù)載上的反向二極管模塊，用連接在交流電網(wǎng)電力輸入模塊和整流橋模塊之間的由電感和高頻電容組成的濾波電路模塊替換了現(xiàn)有技術(shù)中并聯(lián)于整流橋模塊上的大電容；并在整流橋模塊與反向并聯(lián)的二極管模塊之間的正極上或負(fù)極上，連接一只晶體管(IGBT)模塊；及在晶體管(IGBT)模塊連接了一個(gè)控制系統(tǒng)模塊。由于方程式電功率控制器處于高頻工作狀態(tài)，所似只要在交流電力的輸入端設(shè)計(jì)按裝一組電感量小的電感和電容量小的高頻交流電容，使其形成性能優(yōu)良的低通和能進(jìn)行補(bǔ)償?shù)母哳l脈沖濾波器，以阻止高頻脈沖激磁電流對(duì)電網(wǎng)則的沖擊和高頻電磁污燃。
控制系統(tǒng)模塊包括連接在晶體管(IGBT)模塊上的，晶體管(IGBT)的C、E、G三個(gè)控制極模塊；連接在晶體管(IGBT)的C、E、G三個(gè)控制極模塊上的，驅(qū)動(dòng)芯片模塊；連接在驅(qū)動(dòng)芯片模塊上的，可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊；連接在信號(hào)隔離模塊上的，可調(diào)脈沖寬度信號(hào)生成模塊；同時(shí)連接在可調(diào)脈沖寬度信號(hào)生成模塊上的，鋸齒波信號(hào)生成模塊；和控制負(fù)載電流上升斜率模塊；連接在控制負(fù)載電流上升斜率模塊上的，手控給定或計(jì)算機(jī)給定模塊。
連接在可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊與驅(qū)動(dòng)芯片模塊之間的，本機(jī)控制信號(hào)對(duì)外輸出模塊和同類控制器對(duì)本機(jī)輸入模塊。
控制系統(tǒng)模塊中還包括連接在控制負(fù)載電流上升斜率模塊上的，線性電壓放大模塊；連接在線性電壓放大模塊上的，感應(yīng)式線性霍爾調(diào)節(jié)器。
控制系統(tǒng)模塊中還包括連接在可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊上的，比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊；連接在保護(hù)閥扣模塊上的，晶體管或可控硅執(zhí)行模塊；連接在執(zhí)行模塊上的，信號(hào)比較放大模塊；同時(shí)連接在信號(hào)比較放大模塊上的，溫度信號(hào)控制設(shè)置模塊；及溫度信號(hào)取樣模塊；連接在溫度信號(hào)取樣模塊上的，傳感器模塊。
控制系統(tǒng)模塊中還包括連接在比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊上的，晶體管或可控硅執(zhí)行模塊；連接在晶體管或可控硅執(zhí)行模塊上的，電流控制信號(hào)的設(shè)置與電流信號(hào)放大、平直濾波后的比較模塊；同時(shí)連接在電流信號(hào)的設(shè)置與電流信號(hào)放大、平直濾波后的比較模塊上的，高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的放大與平直濾波電路模塊，和限流、恒流參數(shù)的設(shè)置模塊；及啟動(dòng)過沖的迥避電路模塊；及高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的取樣模塊；連接在高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的取樣模塊上的，傳感器模塊。
控制系統(tǒng)模塊還包括連接在比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊上的，可控硅執(zhí)行模塊；連接在可控硅執(zhí)行模塊上的，芯片狀態(tài)檢測模塊。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的控制器對(duì)交流電網(wǎng)的諧波污染??；對(duì)電網(wǎng)功率因素可以做到接近(1)的水平；對(duì)交流電網(wǎng)的穩(wěn)定、對(duì)稱、平恒的工作存在很多有利因素。是替代目前廣泛使用的可控硅控制器很理想的新式控制器。可做到最大化的節(jié)能，充分使用可大大減小電氣設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的瞬間電流引力沖擊。操作簡便，內(nèi)設(shè)計(jì)有同類控制之間的通訊接口，可由計(jì)算機(jī)給定或手動(dòng)給定，由一個(gè)控制器發(fā)出的控制信號(hào)，控制任意個(gè)同類控制器的功能，并且在本控制器的控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)有恒溫、恒流、恒壓、恒速的恒物理量的控制功能，能做到較高精度。


圖1為本發(fā)明的一種主電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明的另一種主電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為圖1或圖2中控制系統(tǒng)模塊6的一種電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖1、圖2中0為交流電網(wǎng)電力輸入模塊；1為濾波電路模塊；2為整流橋模塊；3為晶體管(IGBT)模塊；4為反向并聯(lián)的二極管模塊；5為外部負(fù)載模塊；6為控制系統(tǒng)模塊。圖3中7為感應(yīng)式線性霍爾調(diào)節(jié)器模塊；8為線性電壓放大器模塊；9為控制負(fù)載電流上升斜率電路的模塊；10為手控給定或計(jì)算機(jī)給定模塊；11為鋸齒波信號(hào)生成電路模塊；12為可調(diào)脈沖寬度信號(hào)生成模塊；13為可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊；14為控制器信號(hào)由本機(jī)輸出模塊；15為控制器信號(hào)向本機(jī)輸入模塊；16比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊；17為溫度信號(hào)取樣模塊；18為信號(hào)比較放大模塊；19溫度控制信號(hào)設(shè)置；20為晶體管(IGBT)或可控硅(SCR)執(zhí)行模塊；21為高頻可調(diào)脈寬電流信號(hào)取樣模塊；22為高頻可調(diào)脈寬電流信號(hào)放大及平直濾波模塊；23為啟動(dòng)過沖電流的迥避電路模塊；24為限流、恒流參數(shù)設(shè)定模塊；25為電流信號(hào)比較模塊；26為晶體管或可控硅執(zhí)行模塊；27為芯片狀態(tài)檢測模塊；28為可控硅執(zhí)行模塊；29為驅(qū)動(dòng)芯片模塊；30為晶體管(IGBT)的三個(gè)C、E、G控制極模塊；31為傳感器模塊。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例1該方程式電功率控制器，包括直接連接于交流電網(wǎng)電力輸入模塊0的整流橋模塊2，和并聯(lián)于負(fù)載5上的反向二極管模塊4，在在交流電網(wǎng)電力輸入模塊0和整流橋模塊2之間連接的由電感和高頻電容組成的濾波電路模塊1，并在整流橋模塊2與反向并聯(lián)的二極管模塊4之間的正極上，連接一只晶體管(IGBT)模塊3；在晶體管(IGBT)模塊3連接一個(gè)控制系統(tǒng)模塊6。
控制系統(tǒng)模塊6包括連接在晶體管(IGBT)模塊3上的，晶體管(IGBT)的C、E、G三個(gè)控制極模塊30；連接在晶體管(IGBT)的C、E、G三個(gè)控制極模塊30上的，驅(qū)動(dòng)芯片模塊29；連接在驅(qū)動(dòng)芯片模塊29上的，可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊13；連接在信號(hào)隔離模塊13上的，可調(diào)脈沖寬度信號(hào)生成模塊12；同時(shí)連接在可調(diào)脈沖寬度信號(hào)生成模塊12上的，鋸齒波信號(hào)生成模塊11；和控制負(fù)載電流上升斜率模塊9；連接在控制負(fù)載電流上升斜率模塊9上的，手控給定或計(jì)算機(jī)給定模塊10。
控制系統(tǒng)模塊6中還包括連接在可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊13與驅(qū)動(dòng)芯片模塊29之間的，本機(jī)控制信號(hào)對(duì)外輸出模塊14和同類控制器對(duì)本機(jī)輸入模塊15。
控制系統(tǒng)模塊6中還包括連接在控制負(fù)載電流上升斜率模塊9上的，線性電壓放大模塊8；連接在線性電壓放大模塊8上的，感應(yīng)式線性霍爾調(diào)節(jié)器7。
控制系統(tǒng)模塊6中還包括連接在可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊13上的，比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊16；連接在保護(hù)閥扣模塊16上的，晶體管或可控硅執(zhí)行模塊20；連接在執(zhí)行模塊20上的，信號(hào)比較放大模塊18；同時(shí)連接在信號(hào)比較放大模塊18上的，溫度信號(hào)控制設(shè)置模塊19；及溫度信號(hào)取樣模塊17；連接在溫度信號(hào)取樣模塊17上的，傳感器模塊31。
控制系統(tǒng)模塊6中還包括連接在比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊16上的，晶體管或可控硅執(zhí)行模塊26；連接在晶體管或可控硅執(zhí)行模塊26上的，電流控制信號(hào)的設(shè)置與電流信號(hào)放大、平直濾波后的比較模塊25；同時(shí)連接在電流信號(hào)的設(shè)置與電流信號(hào)放大、平直濾波后的比較模塊25上的，高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的放大與平直濾波電路模塊22，和限流、恒流參數(shù)的設(shè)置模塊24；及啟動(dòng)過沖的迥避電路模塊23；及高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的取樣模塊21；連接在高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的取樣模塊21上的，傳感器模塊31。
控制系統(tǒng)模塊6還包括連接在比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊16上的，可控硅執(zhí)行模塊28；連接在可控硅執(zhí)行模塊28上的，芯片狀態(tài)檢測模塊27。
具體實(shí)施例2具體實(shí)施例1中所述的方程式電功率控制器中的，晶體管(IGBT)模塊3，及連接在晶體管(IGBT)模塊3上的控制系統(tǒng)模塊6，改為連接在整流橋模塊2與反向并聯(lián)的二極管模塊4之間的負(fù)極上。
權(quán)利要求
1.方程式電功率控制器，包括直接連接于交流電網(wǎng)電力輸入模塊(0)的整流橋模塊(2)，和并聯(lián)于整流橋模塊(2)上的大電容，以及并聯(lián)于負(fù)載(5)上的反向二極管模塊(4)，其特征在于用連接在交流電網(wǎng)電力輸入模塊(0)和整流橋模塊(2)之間的由電感和高頻電容組成的濾波電路模塊(1)替換原并聯(lián)于整流橋模塊(2)上的大電容；并在整流橋模塊(2)與反向并聯(lián)的二極管模塊(4)之間的正極上或負(fù)極上，連接一只晶體管(IGBT)模塊(3)；在晶體管(IGBT)模塊(3)連接一個(gè)控制系統(tǒng)模塊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方程式電功率控制器，其特征在于控制系統(tǒng)模塊(6)包括連接在晶體管(IGBT)模塊(3)上的，晶體管(IGBT)的C、E、G三個(gè)控制極模塊(30)；連接在晶體管(IGBT)的C、E、G三個(gè)控制極模塊(30)上的，驅(qū)動(dòng)芯片模塊(29)；連接在驅(qū)動(dòng)芯片模塊(29)上的，可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊(13)；連接在信號(hào)隔離模塊(13)上的，可調(diào)脈沖寬度信號(hào)生成模塊(12)；同時(shí)連接在可調(diào)脈沖寬度信號(hào)生成模塊(12)上的，鋸齒波信號(hào)生成模塊(11)；和控制負(fù)載電流上升斜率模塊(9)；連接在控制負(fù)載電流上升斜率模塊(9)上的，手控給定或計(jì)算機(jī)給定模塊(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方程式電功率控制器，其特征在于控制系統(tǒng)模塊(6)中還包括連接在可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊(13)與驅(qū)動(dòng)芯片模塊(29)之間的，本機(jī)控制信號(hào)對(duì)外輸出模塊(14)和同類控制器對(duì)本機(jī)輸入模塊(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方程式電功率控制器，其特征在于控制系統(tǒng)模塊(6)中還包括連接在控制負(fù)載電流上升斜率模塊(9)上的，線性電壓放大模塊(8)；連接在線性電壓放大模塊(8)上的，感應(yīng)式線性霍爾調(diào)節(jié)器(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方程式電功率控制器，其特征在于控制系統(tǒng)模塊(6)中還包括連接在可調(diào)脈沖寬度信號(hào)隔離模塊(13)上的，比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊(16)；連接在保護(hù)閥扣模塊(16)上的，晶體管或可控硅執(zhí)行模塊(20)；連接在執(zhí)行模塊(20)上的，信號(hào)比較放大模塊(18)；同時(shí)連接在信號(hào)比較放大模塊(18)上的，溫度信號(hào)控制設(shè)置模塊(19)；及溫度信號(hào)取樣模塊(17)；連接在溫度信號(hào)取樣模塊(17)上的，傳感器模塊(31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方程式電功率控制器，其特征在于控制系統(tǒng)模塊(6)中還包括連接在比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊(16)上的，晶體管或可控硅執(zhí)行模塊(26)；連接在晶體管或可控硅執(zhí)行模塊(26)上的，電流控制信號(hào)的設(shè)置與電流信號(hào)放大、平直濾波后的比較模塊(25)；同時(shí)連接在電流信號(hào)的設(shè)置與電流信號(hào)放大、平直濾波后的比較模塊(25)上的，高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的放大與平直濾波電路模塊(22)，和限流、恒流參數(shù)的設(shè)置模塊(24)；及啟動(dòng)過沖的迥避電路模塊(23)；連接在高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的放大與平直濾波電路模塊(22)上的，高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的取樣模塊(21)；連接在高頻可調(diào)脈沖寬度電流信號(hào)的取樣模塊(21)上的，傳感器模塊(31)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方程式電功率控制器，其特征在于控制系統(tǒng)模塊(6)還包括連接在比較、臨界校正、調(diào)節(jié)和保護(hù)閥扣模塊(16)上的，可控硅執(zhí)行模塊(28)；連接在可控硅執(zhí)行模塊(28)上的，芯片狀態(tài)檢測模塊(27)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方程式電功率控制器，其特征在于本方程式電功率控制器的控制系統(tǒng)模塊(6)包括權(quán)利要求2、3、4、5、6、7中所述的所有模塊。
全文摘要
方程式電功率控制器，包括直接連接于交流電網(wǎng)電力輸入模塊的整流橋模塊；并聯(lián)于負(fù)載上的反向二極管模塊；用連接在交流電網(wǎng)電力輸入模塊和整流橋模塊之間的由電感和高頻電容組成的濾波電路模塊；連接在整流橋模塊與反向并聯(lián)的二極管模塊之間的正極上或負(fù)極上的，晶體管(IGBT)模塊；以及連接在晶體管(IGBT)模塊上的控制系統(tǒng)模塊。
文檔編號(hào)G05F1/66GK1635436SQ20041009352
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月24日
發(fā)明者朱利法 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)