專(zhuān)利名稱(chēng)：交流電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流電壓調(diào)節(jié)器，特別涉及小型、輕便的新型交流電壓調(diào)節(jié)器，它具有極好的效率和功率因數(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)交流電壓調(diào)節(jié)器(又稱(chēng)為滑動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器)，通常為滑線(xiàn)電阻調(diào)節(jié)器，具有如

圖1或圖2(a)和2(b)所示的電路結(jié)構(gòu)。
圖1所示的交流電壓調(diào)節(jié)器是機(jī)械型的典型例子。這種機(jī)械型通常是手動(dòng)調(diào)壓，也可以買(mǎi)到一些調(diào)節(jié)器用控制器A檢測(cè)輸出電壓，并且用可逆轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)(圖中未示出)自動(dòng)維持恒定電壓。
但是，現(xiàn)有技術(shù)具有1千伏安手動(dòng)調(diào)壓的機(jī)械型交流電壓調(diào)節(jié)器重量約為8公斤?，F(xiàn)有技術(shù)具有1千伏安電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)調(diào)壓的機(jī)械型交流電壓調(diào)節(jié)器重量約為12公斤。因此，現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)節(jié)器非常重，因?yàn)樗菣C(jī)械控制的，對(duì)輸入電壓波動(dòng)的響應(yīng)速度非常慢。
為了提高響應(yīng)速度，開(kāi)發(fā)了一種脈沖寬度控制的交流電壓調(diào)節(jié)器，即利用高速半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)控制交流電壓波形的通/斷。
圖2(a)所示電路圖為這種電子控制型交流電壓調(diào)節(jié)器例子。在圖2(a)所示的電子控制型交流電壓調(diào)節(jié)器中，控制器B控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)C和第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)D交替地接通和開(kāi)斷，隨著通/斷轉(zhuǎn)換，進(jìn)行交流輸入電壓E0的脈沖寬度控制，從而，通過(guò)改變占空比D大體上從零到1，連續(xù)改變輸出電壓E0D從約為零電壓改變到輸出電壓E0的最大值。在這種情況下，可以實(shí)現(xiàn)例如具有1千伏安輸出的交流電壓調(diào)節(jié)器的重量大約為4公斤。因此，電子控制型比機(jī)械控制型輕得多，并且改善了對(duì)輸入電壓波動(dòng)的響應(yīng)速度。
但是，這種現(xiàn)有技術(shù)電子控制型交流電壓調(diào)節(jié)器存在與輸入電壓升高有關(guān)的問(wèn)題。
為了將輸出電壓提高到高于輸入電壓，必須加上例如圖2(b)所示的低頻升壓變壓器D，其結(jié)果是交流電壓調(diào)節(jié)器的體積和重量明顯增加，作為電子控制型的優(yōu)點(diǎn)降低到僅僅是對(duì)輸入電壓波動(dòng)的響應(yīng)速度快。
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供一種交流電壓調(diào)節(jié)器，它不僅對(duì)輸入電壓波動(dòng)的響應(yīng)速度快，而且尺寸小，重量輕，并且能夠提高其輸入電壓。
參考附圖，從以下詳細(xì)描述將更好理解本發(fā)明的上述和其他目的，特性和優(yōu)點(diǎn)，其中，圖1為機(jī)械型現(xiàn)有技術(shù)交流電壓調(diào)節(jié)器的電路圖；圖2(a)和2(b)為電子控制型現(xiàn)有技術(shù)交流電壓調(diào)節(jié)器的電路圖；圖3為本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器第一最佳實(shí)施例的電路圖；電路圖4(a)-4(e)各示出圖3交流電壓調(diào)節(jié)器中電壓波形的實(shí)例；圖5(a)-5(e)各示出每一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)波形實(shí)例；圖6(a)-6(c)各示出交流提高電壓和脈沖寬度調(diào)制交流提高電壓波形實(shí)例；圖7為控制電路的電路結(jié)構(gòu)實(shí)例方框圖；圖8為本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器另一種最佳實(shí)施例的電路圖；圖9為本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器另一種最佳實(shí)施例的電路圖；圖10為本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器另一種最佳實(shí)施例的電路圖；圖11為本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器另一種最佳實(shí)施例的電路圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器中控制電路實(shí)例的電路圖。
(實(shí)施例1)圖3所示為根據(jù)本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器的第一實(shí)施例。在圖3中，1a和1b是連接到交流電源(圖中未示出)或者類(lèi)似件的交流輸入端；2是輸入濾波器；3是第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路，由連接為半橋的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1和SW2組成；4是高頻變壓器；5是第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路，由連接為兩相半波橋的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3和SW4組成；6是具有雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW5的第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路；7是高頻濾波器，由線(xiàn)圈L和電容C5組成；8是控制電路；9a和9b是交流輸出端。
在該最佳實(shí)施例的第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路3中，相互串聯(lián)的電容C1和C2并聯(lián)在輸入端31a和31b之間；電容C1和C2的公共端33連接到高頻變壓器4中初級(jí)線(xiàn)圈的一端；雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1和SW2的輸出端32連接到高頻變壓器4中初級(jí)線(xiàn)圈的另一端。該第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路3組成一個(gè)半橋型高頻轉(zhuǎn)換器。
在高頻變壓器4的次級(jí)線(xiàn)圈側(cè)提供有一個(gè)帶中央抽頭41的次級(jí)線(xiàn)圈，該中央抽頭41連接到交流輸入端1a(或者本實(shí)施例中輸入濾波器2的輸出端)。同樣，第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5中雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3和SW4分別連接到高頻變壓器4中次級(jí)線(xiàn)圈的輸出端a和b上。
進(jìn)一步，雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW5并聯(lián)在第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5的輸出端d和端C之間，端C是交流輸入端1b(或者本實(shí)施例中輸入濾波器2的輸出端)和交流輸出端9b的公共端(以下稱(chēng)為輸入輸出公共端)，形成第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路6。高頻濾波器7和第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路6并聯(lián)，它的輸出連接到交流輸出端9a和9b上。
這里，如圖3中放大所示雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1，SW2，SW3，SW4和SW5各為交流開(kāi)關(guān)，它由兩個(gè)背靠背連接的單向MOS-FETQ1，Q2組成，它們的柵極/源極驅(qū)動(dòng)端并聯(lián)。當(dāng)然，雖然在本實(shí)施例中采用MOS-FET，也可以改變?yōu)镮GBT或者其他半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路6中雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW5是交流開(kāi)關(guān)，它作為交流續(xù)流裝置運(yùn)行。
控制電路8連接到交流輸入端1a和1b和輸出端9a和9b上，控制雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1，SW2，SW3，SW4和SW5的驅(qū)動(dòng)。
在具有這一電路結(jié)構(gòu)的圖3交流電壓調(diào)節(jié)器中，按照以下方式進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。圖4(a)，4(b)，4(c)，4(d)和4(e)各示出交流電壓波形。
首先，具有如圖4(a)所示波形的交流輸入電壓E0通過(guò)輸入濾波器2以后，由第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路3進(jìn)行環(huán)形調(diào)制。環(huán)形調(diào)制電壓E0’具有如圖4(b)所示的環(huán)形調(diào)制波形，頻率范圍在例如20kHZ-100kHZ之間。
然后，該環(huán)形調(diào)制電壓E0’加在高頻變壓器4的初級(jí)線(xiàn)圈上并且變壓。從高頻變壓器4次級(jí)線(xiàn)圈輸出的環(huán)形調(diào)制輸出電壓E1加在輸入交流電壓E0上，在高頻變壓器4的次級(jí)線(xiàn)圈的輸出端a或b與輸入-輸出公共端c之間合成提高電壓(E0+E1)。該提高電壓(E0+E1)波形的一個(gè)例子示于圖4(c)。此處，例如當(dāng)高頻變壓器4的初級(jí)和次級(jí)繞組的變比設(shè)置為n1＝n3，n2＝n3(次級(jí)線(xiàn)圈由中心抽頭41分為n2和n3)，則E1/E0′＝n2/n1＝n3/n1。
同時(shí)，環(huán)形調(diào)制輸出電壓E1由具有提高電壓(E0+E1)的第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5解調(diào)，合成作為它的電源，該解調(diào)電壓和輸出交流電壓E0相加。即只有當(dāng)?shù)诙p向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5中連接為兩相半波橋的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3和SW4為相加相位，或者換言之，僅當(dāng)電壓為高值時(shí)，開(kāi)關(guān)SW3和SW4為接通-驅(qū)動(dòng)，從而得到交流提高電壓。因此，可以說(shuō)，第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5完成解調(diào)和接通開(kāi)關(guān)作用，得到交流提高電壓。
在圖3中，第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)5中輸出側(cè)d端是升壓(或提高)端，在該端交流提高電壓升高。該升壓端d連接到第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路6的一端，以及連接到高頻濾波器7的一個(gè)輸入端。
第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路3的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1和SW2，第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3和SW4，以及第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路6的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW5由控制電路8進(jìn)行通/斷驅(qū)動(dòng)，分別對(duì)應(yīng)與圖5(a)，5(b)，5(c)、5(d)和5(e)中所示的S1，S2，S3，S4和S5的通/斷狀態(tài)，從而，產(chǎn)生交流提高電壓(E0+E1)D脈沖寬度調(diào)制，其中，D為占空比(D＝0到1)，該電壓進(jìn)一步由高頻濾波器7進(jìn)行平滑處理，從而得到與輸入交流頻率相同的波形。也得到低頻交流輸出電壓(E0+E1)D’，并且輸出到交流輸出端9a和9b。
這里，圖4(d)所示波形是當(dāng)占空比近似為1時(shí)，交流提高電壓(E0+E1)D，輸出接近于它的最大值。當(dāng)該電壓被高頻濾波器7作平滑處理時(shí)，它變成為具有如圖4(e)所示的波形的交流輸出電壓(E0+E1)D’。從而可以看出，得到的交流電壓提高到超過(guò)輸入電壓E0。
在圖3的調(diào)節(jié)器中，脈沖寬度調(diào)制如下進(jìn)行。
首先，圖6(a)所示的波形是在高頻變壓器4次級(jí)線(xiàn)圈側(cè)的輸出端a或者b與輸入-輸出公共端C之間提高電壓(E0+E1)波形的一個(gè)例子。假設(shè)第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3和SW4以圖5(c)中S3和圖5(d)中的S4所示的占空比D交替通/斷驅(qū)動(dòng)，第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路6的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW5總是在如圖5(e)中的S5所示的(1-D)間隔驅(qū)動(dòng)，或者換言之，僅僅在第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5為斷開(kāi)時(shí)，才切換到接通。然后，高頻濾波器7的輸入側(cè)波形，也就是交流提高電壓(E1+E0)D，假設(shè)在圖6(b)或者圖6(c)所示的輸出波形，與占空比D一致。圖6(b)的波形是占空比D近似為0.8的一個(gè)例子，可以看出，交流電壓為最大值的80％。圖6(c)的波形是占空比D近似為0.2的一個(gè)例子，可以看出，交流電壓為最大值的20％。
相應(yīng)地，如果第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5的占空比D從0到1連續(xù)調(diào)整，交流輸出電壓可以平滑控制，連續(xù)地達(dá)到最大值E0+E1，也就是高于輸入交流電壓。
圖7所示為控制電路8的電路結(jié)構(gòu)例子。在圖7中，10為交流輸出電壓檢測(cè)電路，11為用于脈沖寬度控制的IC(例如TL494CN)，12和14為觸發(fā)電路，13為信號(hào)延時(shí)電路，15為延時(shí)控制IC(例如74LS123N)，用來(lái)保證雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1和SW2的接通時(shí)間不會(huì)有絲毫的重疊。16為驅(qū)動(dòng)每一個(gè)隔離的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1，SW2，SW3，SW4和SW5的驅(qū)動(dòng)電路；17是交流電源。在圖7所示的例子中，驅(qū)動(dòng)電路16通過(guò)光耦合器完成隔離，當(dāng)然，也可以使用能夠隔離驅(qū)動(dòng)雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的任何方法。
在控制電路8中，首先，交流輸出電壓Vout，即(E0+E1)D’，輸入到交流輸出電壓檢測(cè)電路10，并且轉(zhuǎn)換成直流電壓，進(jìn)一步加在可變電阻VR的電壓上。然后，利用脈沖寬度控制IC11，所得到的電壓與參考電壓VREF比較，進(jìn)行脈沖寬度控制，完成輸出到雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的可變電壓設(shè)定。利用延時(shí)控制電路15，從占空比50％減去死時(shí)間所得到的時(shí)間，雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1和SW2可以一直交替切換接通。
通過(guò)該控制電路8，用如圖5(a)-5(b)所示的驅(qū)動(dòng)波形S1，S2，S3，S4和S5，控制雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1，SW2，SW3，SW4和SW5。在實(shí)際中，調(diào)節(jié)器或者控制電路8最好帶有安全電路，例如過(guò)電流保護(hù)電路。
另外，在圖3的交流電壓調(diào)節(jié)器中，在第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路3中插入電阻r1和電容C3，在高頻濾波器7中插入電阻r2和電容C4。電阻r1和電容C3和電阻r2和電容C4形成緩沖電路，用來(lái)抑制出現(xiàn)在脈沖波形上升和下降時(shí)的尖峰脈沖。根據(jù)它們參數(shù)的選擇，交流電壓調(diào)節(jié)器的功率損耗和雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1，SW2，SW3，SW4和SW5的剩余電壓有密切關(guān)系。
此外，當(dāng)輸入限制到直流，交流電壓調(diào)節(jié)器可以利用例如圖7中控制電路8的交流輸出電壓檢測(cè)電路10中特別小容量直流-直流轉(zhuǎn)換器來(lái)操作。
(實(shí)施例2)根據(jù)圖3所示本發(fā)明的交流電壓調(diào)節(jié)器中，高頻變壓器4有中央抽頭41，第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5由雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3，和SW4組成，它們連接為兩相半波橋。利用這種結(jié)構(gòu)，可以減少雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)數(shù)量，獲得適用于小容量的經(jīng)濟(jì)電路結(jié)構(gòu)。
另一方面，為了使第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5適用于大容量，例如圖8所示，最好在高頻變壓器4中不提供中央抽頭，并連接一個(gè)單相全波橋中的雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3，SW4，SW3’，SW4’，形成全波橋的電路結(jié)構(gòu)。在這種情況下，第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路3也是由雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1，SW2，SW1’，SW2’構(gòu)成的全波橋電路結(jié)構(gòu)。雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1，SW2的輸出端32連接到高頻變壓器4的初級(jí)線(xiàn)圈的一端，另一端連接雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1’，SW2’的輸出端34。在輸入濾波器2的輸出端之間不是電容C1，C2，而是電容C7。第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5中雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3和SW4’的輸入端和雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW3’，SW4的輸入端分別連接到高頻變壓器4次級(jí)線(xiàn)圈的輸出端a和b。
當(dāng)然，與上述圖3中結(jié)構(gòu)電路相同的方法，這些雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可以由控制電路8來(lái)控制接通/斷開(kāi)，也可以通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)高頻變壓器4的占空比D實(shí)現(xiàn)連續(xù)脈沖寬度控制。
(實(shí)施例3)圖9是根據(jù)本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器的另一個(gè)最佳實(shí)施例的電路圖。
在圖9所示的交流電壓調(diào)節(jié)器中，提供有四相全波整流器18，作為減少尖峰脈沖電路，用以減少尖峰脈沖。高頻變壓器4的輸出端a和b，輸入-輸出公共端c以及提高電壓端d，分別連接到四相全波整流器18的4個(gè)交流輸入端。并且，吸收尖峰脈沖的電容C6和放電電阻R各與該四相全波整流器18的直流輸出并聯(lián)連接。這種結(jié)構(gòu)可以有效地減少尖峰脈沖，并且，由于輸出側(cè)端的緩沖電路，即電容C4和電阻r2，只需要吸收四相全波整流器18不能去掉的那些非常小的脈沖，整流器的整體損耗可以降低。
(實(shí)施例4)上述圖9所示實(shí)施例屬于其中第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5連接兩相半波橋的那種結(jié)構(gòu)。另一方面，圖10示出另一種結(jié)構(gòu)，其中，第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5連接到示于圖8中第二最佳實(shí)施例的單相全波橋。四相全波整流器18的電路結(jié)構(gòu)與圖9的結(jié)構(gòu)相同，并且用同樣的方法減少尖峰脈沖。
(實(shí)施例5)圖11給出一個(gè)例子，其中，五相全波整流器19取代了四相全波整流器18。該五相全波整流器19的5個(gè)交流輸入端分別連接到高頻變壓器4的輸出端a和b，輸入-輸出公共端c、提高電壓端d以及第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5的輸出端e，并且，也有用于吸收尖峰脈沖的電容C6，和放電電阻R，并聯(lián)到它的直流輸出側(cè)。
與四相全波整流器18的方法相同，用五相全波整流器19，作為一個(gè)整體還可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)減少尖峰脈沖降低整流器的損耗。
(實(shí)施例6)本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器中的控制電路8，例如圖12所示，可以采用通用的開(kāi)關(guān)電源。在這種結(jié)構(gòu)中，通常高壓初級(jí)電路和低壓次級(jí)電路相互絕緣。因此取代在四相全波整流器18或者五相全波整流器19中插入放電電阻R以減少尖峰脈沖的方法，分別將整流器18或者19的輸出端P和Q連接到示于圖12中控制電路8的輸入端P’和Q’ (在圖12中，輸入端P’和Q’連接到高壓初級(jí)電路側(cè)的全波橋電路的輸出端)，可以降低電源無(wú)謂的消耗，因此可以改善輕載時(shí)調(diào)節(jié)器的效率。當(dāng)控制電路8由在閉合的調(diào)節(jié)器和電路部分的直流輸入側(cè)供電運(yùn)行，而不是控制電路8啟動(dòng)其運(yùn)行，并且供給負(fù)載時(shí)，尖峰脈沖增加，減少尖峰脈沖電路的整流電壓變得比輸入電壓的整流輸出還要高。因此，控制電路8的大部分電力是由減少尖峰脈沖電路供給，因而可以降低電源消耗。
上述本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，可以得到例如重量為4公斤或者更輕、最大輸出時(shí)的92％效率，以及98％功率因數(shù)。當(dāng)然，這些數(shù)值還只是例子，根據(jù)上述不同結(jié)構(gòu)，得到的數(shù)值也不同，但是，與現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械控制型和電子控制型交流電壓調(diào)節(jié)器相比較，就一切情況而論都可以作到體積小，重量輕，具有很高功率因數(shù)、且能平滑自動(dòng)調(diào)壓的交流電壓調(diào)節(jié)器。
如以上詳細(xì)敘述，由于本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器的電壓控制部分是由高頻高速開(kāi)關(guān)裝置以及高頻變壓器和高頻濾波器組成，與現(xiàn)有技術(shù)比較，它的體積小，重量輕，在效率和功率因數(shù)兩方面都很好。本發(fā)明的調(diào)節(jié)器有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)作用，能夠平滑地在基本上從零到最高電壓范圍內(nèi)，自由設(shè)定交流輸出電壓，并且還有稱(chēng)之為恒壓的功能，能夠在所有時(shí)間，甚至對(duì)于正常發(fā)生的受電電壓波動(dòng)以及負(fù)荷的大變動(dòng)，保持穩(wěn)定的設(shè)置電壓不變。此外，采用如圖2所示低頻升壓變壓器，現(xiàn)有技術(shù)交流電壓調(diào)節(jié)器是半電子控制的本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器可以作成全電子控制的，因此響應(yīng)速度明顯比現(xiàn)有技術(shù)的快。
相應(yīng)地，在實(shí)驗(yàn)室采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者其他類(lèi)似情況下，不需要根據(jù)受電電壓波動(dòng)或者負(fù)荷波動(dòng)，精確調(diào)整設(shè)定值，因此縮短了測(cè)量時(shí)間。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明交流電壓調(diào)節(jié)器使用特別方便，并且因此作為電源供給各種類(lèi)型的自動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集以及在生產(chǎn)廠(chǎng)和類(lèi)似地方特別有用。
此外，由于本發(fā)明的調(diào)節(jié)器基本上采用調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)直流到1/20的調(diào)制頻率范圍內(nèi)任何輸入頻率進(jìn)行高速控制，并且還有穩(wěn)壓和對(duì)設(shè)備的設(shè)置電壓遙控，其中，轉(zhuǎn)速(頻率)或者發(fā)電電壓的大范圍波動(dòng)，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及渦輪發(fā)電機(jī)，是可以預(yù)見(jiàn)的。
近來(lái)，在大功率半導(dǎo)體方面，特別是在MOS-FET以及IGBT方面進(jìn)步非常明顯。并且已經(jīng)開(kāi)發(fā)出耐高電壓，低導(dǎo)通電阻及高速的裝置。采用這些裝置，使本發(fā)明的交流電壓調(diào)節(jié)器做得更小，更輕，更有效，并且可以用于更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
在詳細(xì)描述本發(fā)明并且參考了它的最佳實(shí)施例的情況下，顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不離開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以作出不同的變化和多方面的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種交流電壓調(diào)節(jié)器，包括高頻變壓器，第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路，第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路以及第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路；其中，輸入交流電壓是由所述第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行環(huán)形調(diào)制，得到環(huán)形調(diào)制電壓，并且，環(huán)形調(diào)制電壓由所述高頻變壓器在高頻下變壓，然后由所述第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路解調(diào)，得到交流解調(diào)電壓，該交流解調(diào)電壓加到輸入交流電壓上，得到交流提高電壓，該交流提高電壓由所述第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，只有在所述第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路為斷開(kāi)時(shí)，第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路才被控制為接通，連續(xù)調(diào)節(jié)處于脈沖寬度調(diào)制的所述第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路的占空比D，使該交流提高電壓連續(xù)地調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的交流電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路包括在所述高頻變壓器次級(jí)側(cè)的兩相半波橋連接或者單相全波橋連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的交流電壓調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步包括一個(gè)四相全波橋，作為減少尖峰脈沖電路，它有4個(gè)交流輸入端，分別連接到所述高頻變壓器的次級(jí)線(xiàn)圈的兩個(gè)輸出端，交流電壓輸入端和交流電壓輸出端的公共端，以及得到交流提高電壓的端，還有與其輸出端并聯(lián)的消除尖峰脈沖電容器和放電電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的交流電壓調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步包括五相全波整流器，作為減少尖峰脈沖電路，它有5個(gè)交流輸入端，分別連接到所述高頻變壓器的次級(jí)線(xiàn)圈的兩個(gè)輸出端，交流電壓輸入端和交流電壓輸出端的公共端，得到交流提高電壓的端，以及所述第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路的輸出端，還有與其直流輸出端并聯(lián)的消除尖峰脈沖電容器和放電電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的交流電壓調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步包括控制電路，對(duì)所述第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路、所述第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路及所述第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行脈沖寬度控制，其中，所述四相全波整流器的直流輸出端連接到所述控制電路的直流電壓電源，并且用尖峰脈沖放電的能量驅(qū)動(dòng)所述控制電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的交流電壓調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步包括控制電路，對(duì)所述第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路、所述第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路以及所述第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行脈沖寬度控制，其中，所述五相全波整流器的直流輸出端連接到所述控制電路的直流電壓電源，并且，用尖峰脈沖放電能量驅(qū)動(dòng)所述控制電路。
全文摘要
一種交流電壓調(diào)節(jié)器,它不僅快速響應(yīng)輸入電壓的波動(dòng),而且體積小,重量輕,并且能夠提高輸入電壓,它包括高頻變壓器4,第一雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路3,第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5和第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路6;第三雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路6只有在第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路5斷開(kāi)時(shí),才被控制為接通,連續(xù)調(diào)節(jié)所述第二雙向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路的占空比D,使得交流提高電壓連續(xù)地調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H02M5/293GK1277486SQ0011814
公開(kāi)日2000年12月20日 申請(qǐng)日期2000年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月10日
發(fā)明者鈴木康暢, 菅原庸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社I-Hits研究所, 株式會(huì)社千代田