專利名稱：一種可控快響應(yīng)自動(dòng)補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流穩(wěn)壓電源，用于交流供電場(chǎng)合，在輸入電壓波動(dòng)時(shí)保持輸出電壓穩(wěn)定。
由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，使得我國(guó)電力供給的矛盾日益突出，在許多地區(qū)，電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定、波動(dòng)范圍大、變化頻繁，對(duì)用電設(shè)備的正?？煽窟\(yùn)行帶來(lái)極大影響。因此，開(kāi)發(fā)高性能的穩(wěn)壓電源以緩解甚至解決這種矛盾意義非常重大。
目前普遍使用的交流穩(wěn)壓電源中，鏈條式自動(dòng)補(bǔ)償交流電力穩(wěn)壓電源占有重要地位。它采用補(bǔ)償原理，通過(guò)改變串聯(lián)在主回路中的補(bǔ)償變壓器副邊電壓的極性及大小，來(lái)達(dá)到穩(wěn)壓的目的。改變補(bǔ)償變壓器副邊電壓的方法是用接在補(bǔ)償變壓器原邊的自耦變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)控制伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速并用鏈條進(jìn)行傳動(dòng)，然后通過(guò)機(jī)械減速裝置改變電刷在自耦變壓器表面接觸的位置，從而改變補(bǔ)償變壓器原邊在自耦變壓器上采集的電壓的大小和方向。由于采用補(bǔ)償原理，所以體積小、成本低、可做成大功率；但又由于其調(diào)壓原理是用伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)鏈條及機(jī)械減速裝置帶動(dòng)電刷移動(dòng)來(lái)改變電壓的大小和方向，因而響應(yīng)時(shí)間慢、可靠性差、使用壽命短、需經(jīng)常維護(hù)。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供的一種具有下列鮮明特點(diǎn)的可控快響應(yīng)自動(dòng)補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源1.響應(yīng)時(shí)間快，完全校正時(shí)間不超過(guò)120ms；2.可靠性高，免維護(hù)，長(zhǎng)壽命。
本實(shí)用新型由補(bǔ)償變壓器、自耦變壓器、可控電開(kāi)關(guān)、控制電路連接而成，其中補(bǔ)償變壓器的副邊串聯(lián)在電源的輸入和輸出端之間，中間設(shè)有抽頭的自耦變壓器并接在電源的輸出端，在自耦變壓器和補(bǔ)償變壓器原邊之間，連接有可控電開(kāi)關(guān)及控制電路?？煽仉婇_(kāi)關(guān)可以選用單、雙向晶閘管(可控硅)、MOSFET、IGBT、固態(tài)繼電器或由它們組合成的模塊構(gòu)成，控制電路由檢測(cè)部分及控制部分連接構(gòu)成。
這種電路形式的意義在于可以使用功率等級(jí)相對(duì)小的自耦變壓器、補(bǔ)償變壓器以及可控電開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)較大輸出功率的控制，同時(shí)這種電路型式的采用使得控制更為簡(jiǎn)單，而且使開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)對(duì)輸出電壓波形的影響達(dá)到最小。
選擇自耦變壓器2的分段效量及補(bǔ)償變壓器1的原副邊匝數(shù)比，可以得到不同的輸出電壓穩(wěn)壓精度和穩(wěn)壓范圍。由于無(wú)電刷等易損件及伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的鏈條機(jī)械減速機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型可以做到長(zhǎng)壽命、無(wú)需維護(hù)、尤其突出的是對(duì)輸入電壓變化的響應(yīng)幾乎在瞬間就可完成；對(duì)鏈條式補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源的體積小、成本低、可做到大功率等優(yōu)點(diǎn)則同樣具備。
附

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，本實(shí)用新型由補(bǔ)償變壓器(1)、自耦變壓器(2)、可控電開(kāi)關(guān)(3)、控制電路(4)連接而成，其中補(bǔ)償變壓器(1)的副邊串聯(lián)在電源的輸入端和輸出端之間，中間設(shè)有引出端的自耦變壓器(2)并接在電源的輸出端，在自耦變壓器(2)和補(bǔ)償變壓器(1)原邊之間，連接有可控電開(kāi)關(guān)(3)及控制電路(4)。
補(bǔ)償變壓器(1)的副邊為a、b兩端，原邊為c、d兩端；自耦變壓器(2)的(n-2)個(gè)引出端從頭到尾依次分別為t21、t22、......t2(n-3)、t2(n-2)，這(n-2)個(gè)引出端可以是將自耦變壓器繞組等分也可以根據(jù)穩(wěn)壓范圍和精度的特殊要求不等分；n個(gè)可控電開(kāi)關(guān)(K1～Kn)的兩個(gè)主回路接線端分別是腳(T1)、腳(T2)；電網(wǎng)輸入相線為A11，電網(wǎng)輸入零線為A0；輸出電壓(負(fù)載端)相線由A12取得，零線仍為A0。
具體接法為補(bǔ)償變壓器(1)的副邊(a，b)分別接在電網(wǎng)輸入相線(A11)和輸出電壓相線(A12)上，補(bǔ)償變壓器(1)的原邊(c，d)分別接在兩個(gè)公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A13，A14)上；自耦變壓器(2)的(n-2)個(gè)引出端子接法第一個(gè)引出端(t21)接在輸出電壓相線(A12)上，最尾一個(gè)引出端(t2(n-2))接在零線(A0)上，其余(n-4)個(gè)引出端子(t22，…，t2(n-3))依次分別與(n-4)個(gè)可控電開(kāi)關(guān)(K3～K(n-2))的腳(T2)連接，(n-4)個(gè)可控電開(kāi)關(guān)(K3～K(n-2))的腳(T1)全部接于一個(gè)公共端上，并將這個(gè)公共端與公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A13)相連，可控電開(kāi)關(guān)(K1)的腳(T1，T2)分別接于公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A14)、輸出電壓相線(A12)之間，可控電開(kāi)關(guān)(K2)的腳(T1，T2)分別接于公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A13)、輸出電壓相線(A12)之間，可控電開(kāi)關(guān)(K(n-1))的腳(T1，T2)分別接于公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A13)、零線(A0)之間，可控電開(kāi)關(guān)(Kn)的腳(T1，T2)分別接于公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A14)、零線(A0)之間。其中可控電開(kāi)關(guān)(K1，…，Kn)可以是單向晶閘管、雙向晶閘管(可控硅)、MOSFET、IGBT、固態(tài)繼電器等此類功率器件或由它們組合成的功率模塊。
本發(fā)明通過(guò)控制電路4檢測(cè)電壓變化同時(shí)對(duì)可控電開(kāi)關(guān)(K1～Kn)作出相應(yīng)控制接通自耦變壓器(2)的抽頭位置，使加于補(bǔ)償變壓器(1)原邊的電壓大小及方向相應(yīng)變化，使電源輸出電壓穩(wěn)定。自耦變壓器(2)切換抽頭時(shí)電壓是有級(jí)跳變的，因而電源輸出電壓也是穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，這個(gè)范圍的大小由自耦變壓器(2)抽頭數(shù)量、補(bǔ)償變壓器(1)原、副邊匝數(shù)比決定。其中可控電開(kāi)關(guān)(K1～Kn)的數(shù)量n由自耦變壓器(2)的抽頭數(shù)量n1決定的。其關(guān)系如式(1-1)所示n＝n1+2(1-1)式(1-1)中，n1≥3。
如圖2，以式(1-1)中，n1＝3為例，補(bǔ)償變壓器(1)的副邊a、b串聯(lián)在電源輸入端(A11)和電壓輸出端(A12)之間的，中間有一個(gè)引出端的自耦變壓器(2)并接在電源輸出端(A12，A0)，自耦變壓器(2)和補(bǔ)償變壓器(1)原邊(c，d)之間接有可控電開(kāi)關(guān)(K1～K5)組成的開(kāi)關(guān)陣列，用以檢測(cè)可控硅電流信號(hào)的電流傳感器(CT1)串聯(lián)在補(bǔ)償變壓器(1)原邊(c，d)，控制電路由輸出電壓檢測(cè)反饋電路、電流過(guò)零檢測(cè)電路、CPU計(jì)算及控制電路、功率放大及驅(qū)動(dòng)電路、各種保護(hù)與檢測(cè)顯示電路連接而成，其中功率放大及驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與可控電開(kāi)關(guān)(K1～K5)的腳(G)連接，其輸入端與CPU計(jì)算及控制電路的控制輸入端連接，各種保護(hù)與檢測(cè)顯示電路的輸入端與C P U計(jì)算及控制電路的顯示輸出端連接，電流過(guò)零檢測(cè)電路的輸入端與電流傳感器(CT1)的輸出端連接，其輸出端與CPU計(jì)算及控制電路的輸入端連接，輸出電壓檢測(cè)反饋電路的輸入端與輸出電壓(負(fù)載端)相線(A12)連接，其輸出端與CPU計(jì)算及控制電路的另一輸入端連接。
下面對(duì)電源輸入的幾種情況分別進(jìn)行說(shuō)明1、輸入電壓在規(guī)定的輸出電壓范圍內(nèi)，電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到輸出電壓正常，CPU控制電路通過(guò)功率放大及驅(qū)動(dòng)電路控制K1、K2(或K4、K5)接通，即將補(bǔ)償變壓器2原邊短路，此時(shí)輸出電壓基本上等于輸入電壓。
2、輸入電壓低于規(guī)定的輸出電壓，電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到輸出電壓偏低，當(dāng)電流過(guò)零檢測(cè)電路通過(guò)電流傳感器CT1檢測(cè)到電流過(guò)零時(shí)，CPU控制電路立即通過(guò)功率放大及驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)為控制K1、K2(或K4、K5)關(guān)斷，K5、K3接通，即將自耦變壓器1的部分電壓疊加到補(bǔ)償變壓器2原邊，使補(bǔ)償變壓器1副邊疊加一個(gè)電壓在輸入電壓上，此時(shí)，輸出電壓便升高。
3、輸入電壓高于規(guī)定的輸出電壓，電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到輸出電壓偏高，當(dāng)電流過(guò)零檢測(cè)電路通過(guò)電流傳感器CT1檢測(cè)到電流過(guò)零時(shí)，CPU控制電路立即通過(guò)功率放大及驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)為控制K5、K3關(guān)斷，K1、K3接通，即把自耦變壓器2的部分反向電壓疊加在補(bǔ)償變壓器1原邊，使補(bǔ)償變壓器6副邊疊加一個(gè)與輸入電壓反向的電壓，從而使輸出電壓下降。
事實(shí)上，用這種電路形式也可以實(shí)現(xiàn)三相電源的穩(wěn)壓，具體接法可將三個(gè)單相電路分別接在電源的A、B、C三相上，并將中性線接在一起，即可以實(shí)現(xiàn)并獲得三相電力穩(wěn)壓電源。
權(quán)利要求1.一種可控補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源，由補(bǔ)償變壓器、自耦變壓器、可控電開(kāi)關(guān)、控制電路連接而成，其特征在于補(bǔ)償變壓器的副邊串聯(lián)在電源的輸入端和電壓輸出端之間，中間設(shè)有引出端的自耦變壓器并接在電壓的輸出端，在自耦變壓器和補(bǔ)償變壓器原邊之間，連接有可控電開(kāi)關(guān)及控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源，其特征在于補(bǔ)償變壓器的副邊分別接在電網(wǎng)輸入相線和電壓輸出相線上，補(bǔ)償變壓器的原邊分別接在兩個(gè)公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A13，A14)上；自耦變壓器的n個(gè)引出端子接法第一個(gè)引出端接在輸出電壓相線上，最尾一個(gè)接在零線上，(n-4)個(gè)引出端子依次分別與(n-4)個(gè)可控電開(kāi)關(guān)的腳(T2)連接，(n-4)個(gè)可控電開(kāi)關(guān)(K3～K(n-2))的腳(T1)全部接于一個(gè)公共端上，并將這個(gè)公共端與公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)相連，可控電開(kāi)關(guān)(K1)的腳(T1，T2)分別接于公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A14)、輸出電壓相線之間，可控電開(kāi)關(guān)(K2)的腳(T1，T2)分別接于公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A13)、輸出電壓相線(A12)之間，可控電開(kāi)關(guān)(K(n-1))的腳(T1，T2)兩端分別接于公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A13)、零線之間，可控電開(kāi)關(guān)(Kn)的腳(T1，T2)分別接于公共過(guò)渡節(jié)點(diǎn)(A14)、零線之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源，其特征在于可控電開(kāi)關(guān)(K1，…，Kn)可以是單向晶閘管、雙向晶閘管(可控硅)、MOSFET、IGBT、固態(tài)繼電器等此類功率器件或由它們組合成的功率模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源，其特征在于自耦變壓器和補(bǔ)償變壓器原邊之間接有可控電開(kāi)關(guān)組成的開(kāi)關(guān)陣列，用以檢測(cè)可控硅電流信號(hào)的電流傳感器串聯(lián)在補(bǔ)償變壓器原邊，控制電路由輸出電壓檢測(cè)反饋電路、電流過(guò)零檢測(cè)電路、CPU計(jì)算及控制電路、功率放大及驅(qū)動(dòng)電路、各種保護(hù)與檢測(cè)顯示電路連接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源，其特征在于其中功率放大及驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與可控電開(kāi)關(guān)的腳連接，其輸入端與CPU計(jì)算及控制電路的控制輸入端連接，各種保護(hù)與檢測(cè)顯示電路的輸入端與CPU計(jì)算及控制電路的顯示輸出端連接，電流過(guò)零檢測(cè)電路的輸入端與電流傳感器的輸出端連接，其輸出端與CPU計(jì)算及控制電路的輸入端連接，輸出電壓檢測(cè)反饋電路的輸入端與輸出電壓(負(fù)載端)相線連接，其輸出端與CPU計(jì)算及控制電路的另一輸入端連接。
專利摘要一種可控補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源,由補(bǔ)償變壓器、自耦變壓器、可控電開(kāi)關(guān)、控制電路連接而成,補(bǔ)償變壓器的副邊串聯(lián)在電源的輸入端和電壓輸出端之間,中間設(shè)有引出端的自耦變壓器并接在電壓的輸出的端,在自耦變壓器和補(bǔ)償變壓器原邊之間,連接有可控電開(kāi)關(guān)及控制電路。本實(shí)用新型可以做到長(zhǎng)壽命、無(wú)需維護(hù)、尤其突出的是對(duì)輸入電壓變化的響應(yīng)幾乎在瞬間就可完成;對(duì)傳統(tǒng)的鏈條式補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源的體積小、成本低、可做到大功率等優(yōu)點(diǎn)則同樣具備。
文檔編號(hào)G05F3/04GK2290880SQ9720867
公開(kāi)日1998年9月9日 申請(qǐng)日期1997年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月30日
發(fā)明者賀擁軍, 王正平, 趙炳璋 申請(qǐng)人:珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)科達(dá)電源工業(yè)公司