專利名稱:大功率直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置的制作方法
本實(shí)用新型是關(guān)于直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置，特別是大功率直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置。
大功率直流穩(wěn)壓電源在連續(xù)調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)上存在明顯的困難。
第1，調(diào)整管的耗散大。倘若額定輸出為100V／100A的直流穩(wěn)壓電源，要求在0～100V之間連續(xù)調(diào)節(jié)，考慮到電網(wǎng)的波動(dòng)，調(diào)整管的耗散最大能達(dá)到12000W。即使采用輸入跟蹤預(yù)調(diào)，調(diào)整管耗散的典型值也有2000W上下。
第2，跟蹤預(yù)調(diào)引起的麻煩不易解決。通常的跟蹤預(yù)調(diào)有晶閘管調(diào)壓；伺服電機(jī)自耦調(diào)壓；高頻斬波調(diào)制；抽頭變壓器等等。一般的晶閘管調(diào)壓，存在嚴(yán)重的電流浪涌，鑒于輸出電壓從零起始調(diào)至較高的額定電壓，將要求晶閘管的控制角接近180°，對(duì)于上述10KW的電源，雖然額定電流是100A，卻必須選用數(shù)千安的晶閘管，而且還需配置龐大的濾波器，顯然是不經(jīng)濟(jì)的。伺服電機(jī)自耦調(diào)壓，設(shè)備笨重，現(xiàn)在已淘汰。高頻斬波調(diào)制，技術(shù)復(fù)雜，對(duì)元器件要求甚高，可靠性差，而且尖刺紋波難以克服。抽頭變壓器的方法固然簡(jiǎn)單，然而在10KW這樣高電壓、大電流的電源里往往行不通。因?yàn)槿粼诟边叧轭^切換，會(huì)面臨選擇大于100A的轉(zhuǎn)換開關(guān)和如何在面板上操作的困難；若在原邊抽頭切換，相對(duì)220V／120V的變化，也將有超過60A的電流，而且原邊的線圈要增繞6～7倍，才能使副邊從120V降至20V以下，這是不現(xiàn)實(shí)的。
本實(shí)用新型的目的是使高電壓、大電流的大功率直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)變得簡(jiǎn)單易行。即在不額外增加調(diào)整管的耗散，不顯著增加成本，不需要特殊元器件和復(fù)雜的電路及工藝，不影響輸出電壓性能指標(biāo)的前提下，以簡(jiǎn)單的操作完成從零到額定輸出的連續(xù)調(diào)節(jié)。
其方法是采用分解式電源變壓器，即電源變壓器由若干個(gè)降壓變壓器組成，它們的副邊電壓遠(yuǎn)小于原邊電壓，并且串聯(lián)在一起；它們的原邊分別通過步進(jìn)開關(guān)并聯(lián)在電網(wǎng)進(jìn)線上，可以單獨(dú)調(diào)節(jié)步進(jìn)開關(guān)使分立的降壓變壓器順序投入工作或撤離工作，也可與穩(wěn)壓電源的輸出采樣電路聯(lián)動(dòng)。每個(gè)變壓器的副邊電壓值為一個(gè)步進(jìn)值，其值大小根據(jù)需要設(shè)定。每個(gè)步進(jìn)間隔里的細(xì)調(diào)由穩(wěn)壓電源的采樣電路里的細(xì)調(diào)機(jī)構(gòu)執(zhí)行。
本方案的改進(jìn)是配合采用拓?fù)涫秸{(diào)整管電路，即將調(diào)整管分解為兩只大功率達(dá)林頓晶體管并聯(lián)，其中的一只大功率晶體管的集電極串聯(lián)一個(gè)電阻，通過電路的方法，將調(diào)整管電路的五分之四耗散從大功率晶體管轉(zhuǎn)移到該電阻上，使調(diào)整管的耗散大幅度減小。
本方案的進(jìn)一步改進(jìn)是在步進(jìn)起始的那只降壓變壓器的原邊或副邊設(shè)置一個(gè)晶閘管，其導(dǎo)通角跟蹤調(diào)整管壓降，這樣使調(diào)整管的耗散進(jìn)一步減小并使調(diào)整管的工作選在最佳狀態(tài)。
本方案的優(yōu)點(diǎn)是第1，采用分解式電源變壓器，避免了大電流開關(guān)的選擇。對(duì)于上述10KW的穩(wěn)壓器，只需10A或更小電流的開關(guān)轉(zhuǎn)換，也便于和采樣電路聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)面板操作。第2，分解式電源變壓器的步進(jìn)電壓較低，調(diào)整管電路損耗小，使穩(wěn)壓器獲得高效率。第3，拓?fù)湔{(diào)整管電路使調(diào)整管的耗散縮小到普通調(diào)整管的五分之一，便于本實(shí)用新型適應(yīng)更大功率的穩(wěn)壓電源。第4，雖然也采用了晶閘管跟蹤調(diào)壓，但由于調(diào)整管壓降和電源變壓器步進(jìn)電壓相差不大，晶閘管始終在較大的導(dǎo)通角下工作，所以不會(huì)有顯著的低頻失真。
附圖示出在0～100V／0～100A的10KW直流穩(wěn)壓電源中本實(shí)用新型的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置的電路。
圖中，分解式電源變壓器由降壓變壓器B1～B5組成，其原邊由步進(jìn)開關(guān)K1順序并聯(lián)到220V的電網(wǎng)進(jìn)線上，而副邊相互串聯(lián)。當(dāng)開關(guān)K1指向1檔時(shí)，變壓器B1的副邊電壓U1等于U，變壓器B2～B5的副邊電壓均為零，此時(shí)整流器輸入端電壓UB等于U；當(dāng)開關(guān)K1指向2檔時(shí)，變壓器B1、B2副邊電壓U1、U2均為U，變壓器B3～B5的副邊電壓均為零，此時(shí)整流器輸入端電壓UB等于2U；……當(dāng)開關(guān)K1指向5檔時(shí)，變壓器B1～B5的副邊電壓U1～U5均為U，此時(shí)整流器輸入端電壓UB等于5U。如果忽略調(diào)整管等電路壓降，則步進(jìn)電壓U取值20V時(shí)，穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo可以在20V、40V、60V、80V和100V的范圍內(nèi)選擇。步進(jìn)開關(guān)K1為5×5聯(lián)動(dòng)，即K1－1～K1－5，其中K1－5擔(dān)負(fù)采樣電路中R1～R4的切換，借助電位器W最終完成輸出電壓Uo從零到100V的連續(xù)調(diào)節(jié)。
拓?fù)湔{(diào)整管電路由達(dá)林頓晶體管T1、T2，電阻Rs、Rb，二極管D組成。設(shè)電阻Rb的壓降為UR，二極管D的導(dǎo)通壓降為UD，負(fù)載RL上的電流Io的最大值為Iom，調(diào)整管T1、T2的集電極損耗Pc1、Pc2的最大值分別為Pc1m和Pc2m。于是有(1) 當(dāng)0＜UR＜UD時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止；(2) 當(dāng)UR＞UD時(shí)，T1飽和，T2導(dǎo)通。
T2截止時(shí)不耗散功率，T1飽和時(shí)耗散也近似為零。如果電阻Rs按下式取值Rs＝(5／4)·(Ui－Uo)／Iom則 Pc1m＝Pc2m＝(Ui－Uo)·Iom／5上式表明本實(shí)用新型的調(diào)整管T1和T2的總耗散只有普通調(diào)整管的五分之一，其余五分之四的耗散由電阻Rs吸收，而電阻的散熱處理比晶體管容易解決。
在附圖示出的電路中，電網(wǎng)經(jīng)分解式電源變壓器B1～B5，整流器1，濾波器2，得到平滑的未經(jīng)穩(wěn)定的直流電壓Ui，再由拓?fù)湔{(diào)整管電路T1、T2和Rs，運(yùn)算放大器3，基準(zhǔn)電壓DZ，采樣電路R1～R4和W，輔助電源4等構(gòu)成的穩(wěn)壓電路補(bǔ)償調(diào)整，在負(fù)載RL上將得到穩(wěn)定的輸出電壓Uo。反饋觸發(fā)電路5控制晶閘管SCR的導(dǎo)通角，使T1、T2的管壓降維持在較小的范圍內(nèi)。
當(dāng)需要對(duì)輸出電壓Uo進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，通過步進(jìn)開關(guān)K1和電位器W，可使輸出電壓Uo從零連續(xù)調(diào)至100V。
權(quán)利要求
1.直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置，特別是大功率直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置，其特征是分解式電源變壓器由若干個(gè)降壓變壓器B1、B2、B3、B4、B5等等組成，其原邊由步進(jìn)開關(guān)K1順序并聯(lián)到電網(wǎng)進(jìn)線上，而副邊相互串聯(lián)，輸出串聯(lián)電壓UB依次步進(jìn)；電阻R1、R2、R3、R4等等和電位器W組成穩(wěn)壓電源的輸出電壓采樣分壓器，電阻R1、R2、R3、R4等等由步進(jìn)開關(guān)K1順序聯(lián)接到采樣分壓器的上臂，使采樣分壓的分壓比依次步進(jìn)，并和分解式電源變壓器的輸出電壓UB的步進(jìn)保持同步；用步進(jìn)開關(guān)K1進(jìn)行粗調(diào)，用電位器W完成細(xì)調(diào)。
2.按照權(quán)利要求
1所述的直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于實(shí)行拓?fù)湔{(diào)整管電路，即由T1、T2兩只大功率達(dá)林頓晶體管并聯(lián)，在T1晶體管的集電極串聯(lián)電阻RS，通過電路方法，使RS承擔(dān)調(diào)整管電路總耗散的4／5，使調(diào)整管T1、T2的耗散大幅度減小。
3.按照權(quán)利要求
1或權(quán)利要求
2所述的直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在步進(jìn)起始的一只降壓變壓器的原邊或副邊設(shè)置一個(gè)晶閘管SCR，其導(dǎo)通角跟蹤調(diào)整管的壓降，使調(diào)整管的耗散進(jìn)一步減小。
專利摘要
本實(shí)用新型是關(guān)于直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置，特別是大功率直流穩(wěn)壓電源的連續(xù)調(diào)節(jié)裝置。它是采用分解式電源變壓器、拓?fù)涫秸{(diào)整管和晶閘管跟蹤預(yù)調(diào)等技術(shù)，使高電壓、大電流的大功率直流穩(wěn)壓電源，以簡(jiǎn)單的操作完成從零到額定輸出電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)。這種方法使調(diào)整管的耗散減小到額定輸出功率的5％。
文檔編號(hào)G05F1/10GK86202311SQ86202311
公開日1987年7月29日 申請(qǐng)日期1986年4月25日
發(fā)明者倪本來 申請(qǐng)人:倪本來導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan