本發(fā)明涉及一種穩(wěn)壓器，尤其是指一種自適應寬動態(tài)供電的智能高精度穩(wěn)壓裝置。

背景技術：

對于供電偏遠地區(qū)超過供電半徑，末端電壓難以保證，功率因素達不到要求，線損大；無法滿足供電質量。穩(wěn)壓裝置是為保證供電質量必不可少的組件；目前市面上的線圈式穩(wěn)壓裝置補償結構或電路大概分為4種：1、由驅動電機、自動控制電路和碳刷組成；此類穩(wěn)壓裝置響應速度慢，故障率較高；2、由補償變壓器、多抽頭調壓器和接觸器組成；此類穩(wěn)壓裝置通過接觸器矩陣控制多抽頭調壓器的相應抽頭給補償變壓器供電實現(xiàn)穩(wěn)壓的功能；此類穩(wěn)壓裝置采用的多抽頭多調壓器，存在穩(wěn)壓精度低的問題，而且體積較大；3、采用的是接觸器控制；此類補償電路響應時間過慢，對于高精密的設備來說滿足不了要求；4、由多補償變壓器和可控硅組成；此類穩(wěn)壓器采用可控硅因此其響應時間快，但多個補償變壓器直接影響到了穩(wěn)壓裝置本身的精度和體積問題；這種無觸點穩(wěn)壓裝置存在穩(wěn)壓輸出不連續(xù)，補償電壓存在階梯等級的原因，不能達到高精度穩(wěn)壓輸出的目的，特別對用工作電壓精度要求較高的情況下不能正常工作。

2014年06月18日，浙江合極電氣科技有限公司在中國實用新型授權公告號：cn203658891u中，公開了一種無觸點斬波式穩(wěn)壓器，它包括1個補償變壓器、4個igbt、4個可控硅、1個電容和1個電感，輸入電源火線接補償變壓器副邊的一端，補償變壓器副邊的另一端接第一igbt的集電極，并接穩(wěn)壓輸出端，第一igbt和第二igbt串聯(lián)，第二igbt的集電極接電感和第四igbt的集電極，電感的另一端分別接電容的一端、第二可控硅一端、第四可控硅一端，第二可控硅和第一可控硅串聯(lián)，第四可控硅和第三可控硅串聯(lián)，兩串聯(lián)電路的中間點分別接補償變壓器原邊的兩端，第一可控硅和第三可控硅的另一端接零線，電容的另一端接零線，第四igbt的發(fā)射極接第三igbt的發(fā)射極，第三igbt的集電極接零線。該發(fā)明通過控制4個可控硅的工作狀態(tài)，來控制補償變壓器原邊電壓的方向，從而得到所需補償副邊電壓δu的大小和方向，實現(xiàn)輸出穩(wěn)定電壓。但可控硅存在導通電阻容易發(fā)熱，系統(tǒng)內部電損較大；同時存在系統(tǒng)內部的高頻諧波，直接影響外部電網(wǎng)的供電質量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有穩(wěn)壓裝置技術的不足，提供一種自適應寬動態(tài)供電的智能高精度穩(wěn)壓裝置，它采用斬波控制技術調整補償電壓值，實現(xiàn)了適應寬動態(tài)供電和高精度的輸出電壓。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的：包括1個補償變壓器、4個igbt和智能驅動控制系統(tǒng)；輸入電源火線接補償變壓器副邊的首端；輸入電源火線還經(jīng)諧波抑制電感接第一igbt的集電極和第一接觸器，并通過第一接觸器的觸頭接補償變壓器原邊尾端；第一igbt和第二igbt串聯(lián)，第二igbt的集電極同時接高頻濾波電感和第三igbt的集電極；高頻濾波電感的另一端接補償變壓器原邊的首端，且與并接在補償變壓器原邊首尾端的第二濾波電容組成lc高頻濾波回路；第三igbt的發(fā)射極接第四igbt的發(fā)射極，第四igbt的集電極接零線；在第一igbt集電極和第四igbt集電極之間還并聯(lián)一個第一濾波電容；所述補償變壓器副邊的尾端接穩(wěn)壓輸出端；所述補償變壓器副邊的首尾端并接有第三接觸器觸頭和整形電容；所述補償變壓器原邊尾端還通過第二接觸器的觸頭控制接零線端。

本發(fā)明主要針對于部分供電偏遠地區(qū)超過供電半徑，末端電壓難以保證，功率因素達不到要求，線損大；無法滿足供電質量；該設備能在供電電壓為ac:140v的時候自動補償?shù)絘c:220v，在供電電壓為ac:300v時自動降壓到ac220v；充分的保障了用戶端的用電質量與用電設備的安全性。

本發(fā)明工作原理：本發(fā)明工作中，交流電源經(jīng)過串聯(lián)的補償變壓器(t1)副邊輸出至供電輸出端，當輸出電源電壓穩(wěn)定在：ac220v±10%內的時候該裝置不動作；當輸出電壓低于或者高于ac220v±10%的時候，該裝置通過智能驅動控制系統(tǒng)觸發(fā)igbt高頻激勵回路激勵補償變壓器(t1)的原邊來實現(xiàn)整個穩(wěn)壓過程。

本發(fā)明的創(chuàng)新點在于：1）在輸入電源火線與斬波控制的4個igb接有諧波抑制電感l(wèi)1，該諧波抑制電感l(wèi)1的作用是：將其系統(tǒng)裝置內部的高頻諧波濾除，不影響外部電網(wǎng)的供電質量。2）在補償變壓器(t1)原邊的尾端連接第一接觸器(km1）觸頭，將輸入電源引入補償；在輸入電源電壓高于242v時，可以擴大降壓范圍；在補償變壓器(t1)原邊的尾端還連接第二接觸器(km2）觸頭，將補償變壓器(t1)原邊的尾端接零；在輸入電源電壓低于198v以下時，可以擴大升壓范圍；實測本發(fā)明適應供電電壓動態(tài)范圍可以達到140-300v，大大超過現(xiàn)有技術的±20%動態(tài)穩(wěn)壓范圍。本發(fā)明利用接觸器線圈自身損耗電流小，主觸頭內阻低，載流量大，穩(wěn)定系數(shù)高；更大地節(jié)省了設備自身的功耗。3）補償變壓器(t1)副邊的首尾端并接有第三接觸器(km3）觸頭，其作用是在不升壓或者降壓的時候，第三接觸器(km3）吸合將補償變壓器(t1)副邊旁路，從而進入待機休眠模式減少自身功耗；另外，在檢測到控制系統(tǒng)自身有異常時，補償變壓器(t1)副邊吸合也可以旁路，從而保證了用戶供電的持續(xù)性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主回路原理圖。

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)控制方框圖。

圖中標記是：t1補償變壓器；l1諧波抑制電感；l2高頻濾波電感；q1第一igbt；q2第二igbt；q3第三igbt；q4第四igbt；c1第一濾波電容；c2第二濾波電容；c3整形電容；km1第一接觸器；km2第二接觸器；km3第三接觸器；ct電流互感器。

具體實施方式

下面結合實施例及其附圖對本發(fā)明再作描述。

請參閱圖1，一種自適應寬動態(tài)供電的智能高精度穩(wěn)壓裝置，包括1個補償變壓器(t1)、4個igbt和智能驅動控制系統(tǒng)；輸入電源火線接補償變壓器(t1)副邊的首端；輸入電源火線還經(jīng)諧波抑制電感(l1)接第一igbt(q1)的集電極和第一接觸器（km1），并通過第一接觸器(km1）的觸頭接補償變壓器(t1)原邊尾端；第一igbt(q1)和第二igbt(q2)串聯(lián)，第二igbt(q2)的集電極同時接高頻濾波電感(l2)和第三igbt(q3)的集電極；高頻濾波電感(l2)的另一端接補償變壓器(t1)原邊的首端，且與并接在補償變壓器(t1)原邊首尾端的第二濾波電容(c2)組成lc高頻濾波回路；第三igbt(q3)的發(fā)射極接第四igbt(q4)的發(fā)射極，第四igbt(q4)的集電極接零線；在第一igbt(q1)集電極和第四igbt(q2)集電極之間還并聯(lián)一個第一濾波電容(c1)；所述補償變壓器(t1)副邊的尾端接穩(wěn)壓輸出端；所述補償變壓器(t1)副邊的首尾端并接有第三接觸器(km3）觸頭和整形電容(c3)；所述補償變壓器(t1)原邊尾端還通過第二接觸器(km2）的觸頭控制接零線端。

所述第一接觸器(km1）觸頭和第二接觸器(km2）觸頭,通過控制電路設計為互鎖、或全斷開狀態(tài)。

所述補償變壓器(t1)副邊的尾端還通過電流互感器（ct）接穩(wěn)壓輸出端，電流互感器（ct）連接智能驅動控制系統(tǒng)中的保護檢測電路，實現(xiàn)系統(tǒng)保護；當電流值超過系統(tǒng)的設置值時，通過模數(shù)轉換，系統(tǒng)自我保護停止輸出，并報警。

所述的4個igbt中，每個igbt的發(fā)射極和集電極之間并聯(lián)有由二極管、電阻和電容所構成的浪涌吸收回路。

參見圖2：所述智能驅動控制系統(tǒng)由rm單片機微處理器、人機交互按鍵設置電路、pmw脈寬調制隔離驅動電路和通訊接口電路組成；pmw脈寬調制隔離驅動電路和rm單片機微處理器由隔離電源獨立供電，rm單片機微處理器連接人機交互按鍵設置電路和通訊接口；rm單片機微處理器通過保護檢測電路與pmw脈寬調制隔離驅動電路、igbt組件構成閉環(huán)式pid控制；pmw脈寬調制隔離驅動電路的驅動信號連接igbt的控制端；穩(wěn)壓輸出端的電壓信號通過電壓監(jiān)測取樣送rm單片機微處理器；穩(wěn)壓輸出端的電流信號通過保護檢測電路進行模數(shù)轉換反饋給rm單片機微處理器。

與現(xiàn)有技術相比，本實施例工作中，當輸入電壓偏離，智能驅動控制系統(tǒng)從穩(wěn)壓輸出端取電壓監(jiān)測樣，檢測到輸出電壓uo不等于ac220v±10%的時候，即比如為輸出電壓uo為198v以下時第二接觸器(km2）觸頭吸合，或者是輸出電壓uo為ac242v以上時第一接觸器(km1）觸頭吸合，智能驅動控制系統(tǒng)中的微處理器輸出pmw脈寬調制信號給隔離驅動板驅動，再將pmw信號輸出給igbt的觸發(fā)腳；在交流電源輸入電壓ui的正半周，用第一igbt(q1)進行斬波控制，用第三igbt(q3)給負載電流提供續(xù)流通道；在交流電源輸入電壓ui的負半周，用第二igbt(q2)進行斬波控制，用第四igbt(q4)給負載電流提供續(xù)流通道；高頻濾波電感(l2)和第二濾波電容(c2)組成高頻濾波，將高頻波濾除，得到純正的正弦波施加給補償變壓器(t1)原邊（初級），補償變壓器(t1)副邊（次級）產(chǎn)生變化的δu，將變比后的δu=0～80v電壓施加到總電源上，使總輸出電壓uo=ui±δu來實現(xiàn)自動穩(wěn)壓的目的。

本實施例的浪涌吸收回路，主要是為了保護igbt不受浪涌沖擊。本實施例的電流互感器，時刻檢測輸出端的電流值，當電流值超過系統(tǒng)的設置值，系統(tǒng)自我保護停止輸出，并報警。

本發(fā)明的通訊接口為裝置提供了rs485通訊接口，與上位機通訊，用來監(jiān)測其運行狀態(tài)與變量，當系統(tǒng)異常時會將故障類別、安裝位置等信息及時反映到上位機，工作人員通過上位機的提示便可直接到現(xiàn)場處理問題。

本實施例的整形電容(c3)的作用是直通載波信號，使得載波信號穩(wěn)定不丟包；并對補償變壓器(t1)輸出濾波，保證了輸出波形的質量。

本實施例的電壓取樣標準：輸出電源與輸入電源取樣輸入到控制主板，經(jīng)降壓-12位模數(shù)轉換后由cpu進行比較，其基準電壓取決于人機界面的設置值，設置值與輸入/輸出值進行比較，經(jīng)過一定的算法輸出pwm脈寬調制信號，采用閉環(huán)式pid控制。

上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。