專利名稱：交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正弦交流進(jìn)行斬波、穩(wěn)壓調(diào)壓、電機(jī)調(diào)速的一種裝置，尤其是一種異步電機(jī)穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前用于交流調(diào)壓穩(wěn)壓裝置的可控硅調(diào)壓、飽和電抗器調(diào)壓穩(wěn)壓、磁飽和電抗器穩(wěn)壓、電子管穩(wěn)壓、自耦調(diào)壓器調(diào)壓等方法，它們都存在著不同程度的缺點，如電壓、電流波形奇變，功率因數(shù)低，諧波電流大、體積大、損耗大等各種不同的問題；再如交流電動機(jī)用的變頻調(diào)速存在難維修，成本高，易損壞，難以推廣應(yīng)用等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述存在的技術(shù)問題提供一種異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速裝置，它能通過正弦斬波方法調(diào)節(jié)電壓電流相位和電路中電抗的變化，從而使加在負(fù)載的兩端的電壓是正弦穩(wěn)壓電壓，通過負(fù)載的電流是正弦電流，采用環(huán)路控制系統(tǒng)，可對異步電動機(jī)實行軟起動，并進(jìn)行無級調(diào)速，恒速運行。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速裝置，包括電源、負(fù)載阻抗、控制系統(tǒng)，其特征在于三相負(fù)載阻抗A、B、C的引出端分別接到三相電源A、B、C端，三相負(fù)載阻抗的另一端a、b、c分別串聯(lián)接在電抗變流移相電路的輸入端a’、b’、 c’，電抗變流移相電路的三相輸出端aL、bL、cL分別接到斬波器的輸入端aL’、bL’、cL’，斬波器的限制電壓上升率和電流上升率的吸收回路DLC’接到電抗變流移相電路的DLC端，D01、D02、Lo端為零線聯(lián)接點，控制系統(tǒng)的輸出脈沖bF端接到斬波器的bF’，系統(tǒng)的電壓電流反饋信號VF、IF1、IF2與控制系統(tǒng)的輸入端VF’、IF1’、IF2’連接，調(diào)壓穩(wěn)壓給定信號EF’與控制系統(tǒng)的輸入端EF連接。
本發(fā)明的優(yōu)點是功率因數(shù)高、諧波電流小、調(diào)整范圍大、節(jié)電顯著、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用可靠，維修方便等特點，可廣泛適用于單相、三相異步電機(jī)調(diào)速軟起動，及正弦波調(diào)壓穩(wěn)壓恒流設(shè)備。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明的電路方框圖。
圖2是本發(fā)明的實例圖。
圖3為本發(fā)明實施例1的單相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速裝置的電路圖。
圖4為本發(fā)明實施例2的三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速裝置的電路圖。
圖5為本發(fā)明實施例3電路圖。
圖6為本發(fā)明實施例4的三相鼠籠式異步繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子定子同時調(diào)壓調(diào)速電路圖。
圖7為本發(fā)明實施例5三相電感線圈繞在三個鐵心上進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速異步電機(jī)電路圖。
圖中負(fù)載阻抗1、電抗變流移相電路2、斬波器3、控制系統(tǒng)4、電源指示燈5、開關(guān)6、電壓調(diào)速旋扭7、電源接線柱8、電流表9、散熱片10、螺絲孔11、二路電抗變流移相電路2’、二路斬波器3’。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明的電路方框圖。如圖1所示，三相負(fù)載阻抗1的A、B、C引出端分別接到三相電源A、B、C端，三相負(fù)載阻抗1的另一端a、b、c分別串聯(lián)接在電抗變流移相電路2的輸入端a’、 b’、 c’，電抗變流移相電路2的三相輸出端aL、bL、cL分別接到斬波器3的輸入端aL’、bL’、cL’，斬波器3的限制電壓上升率和電流上升率的吸收回路DLC’接到電抗變流移相電路2的DLC端，D01、D02、Lo端為零線聯(lián)接點，控制系統(tǒng)4的輸出脈沖bF端接到斬波器3的bF’，系統(tǒng)的電壓電流反饋信號VF、IF1、IF2與控制系統(tǒng)4的輸入端VF’、IF1’、IF2’連接，調(diào)壓穩(wěn)壓給定信號EF’與控制系統(tǒng)4的輸入端EF連接。
電抗變流移相電路2對負(fù)載阻抗1作用是1改變電抗大小，可以控制負(fù)載阻抗1的電流大小，使負(fù)載阻抗1的電壓大小變化或保持穩(wěn)定，進(jìn)行調(diào)壓穩(wěn)壓；2變流作用，利用電抗變流移相電路2中的二極管的單向?qū)щ娞匦裕儞Q加在負(fù)載阻抗1的兩端電壓的正負(fù)極性，從而改變電流方向起到變流作用；3移相作用，利用電抗變流移相電路2中的電容在高頻情況下，充放電的特性進(jìn)行濾波，從而使通過負(fù)載阻抗1的電壓電流為正弦電壓和正弦電流，并且各相相位前移。斬波器3受控制系統(tǒng)4的脈沖控制，對經(jīng)由電抗變流移相電路2輸入進(jìn)來的各相交流電壓及正負(fù)半周波形進(jìn)行斬波?？刂葡到y(tǒng)4根據(jù)輸入進(jìn)來的各種反饋信號和給定的EF’信號，由邏輯處理單元進(jìn)行綜合運算，通過運算結(jié)果與電壓電流調(diào)節(jié)的同時控制脈沖變化，進(jìn)而改變斬波器3的斬波工作狀態(tài)。
圖2是本發(fā)明的實例圖。
在機(jī)箱外殼的前部設(shè)有電源指示燈5、開關(guān)6、電壓調(diào)速旋扭7、電源接線柱8、電流表9，在機(jī)箱外殼的后部設(shè)有散熱片10、固定螺絲孔11。
實施例1圖3中是單相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速裝置調(diào)速原理電路圖。
圖中負(fù)載阻抗1的一端與電源的A端連接，負(fù)載阻抗1的另一端與電抗變流移相電路2的a’端連接，在電抗變流移相電路2內(nèi)電容C1、C2、C3、C4分別與二極管D1、D2、D3、D4并聯(lián)，二極管D3、D6的陰極和二極管D1的陽極與電抗變流移相電路2的a’端連接，二極管D1的陰極與電感線圈L1一端連接，電感線圈L1的另一端接在電抗變流移相電路2的aL端，二極管D4、D7的陰極和二極管D2的陽極與電抗變流移相電路2的b’端連接，電抗變流移相電路2的b’端與電源的B端連接，二極管D2的陰極與電感線圈L2一端連接，電感線圈L2的另一端接在電抗變流移相電路2的bL端，電感線圈L3與二極管D5串聯(lián)，二極管D5的陰極、二極管D6、D7的陽極與電抗變流移相電路2的DLC端連接，電感線圈L3的另一端、二極管D3、D4的陽極與電抗變流移相電路2的D01零點連接點連接，電抗變流移相電路2的aL、bL、DLC、D01端分別與斬波器3的aL’、bL’、DLC’、Lo端連接，斬波器3的DLC’端與電容C5連接，斬波器3的aL’、bL’端和電容C5的另一端與斬波器3的斬波管K的集電極連接，斬波器3的Lo端與斬波管K的發(fā)射極連接，斬波管K的基極與控制系統(tǒng)連接。
它的工作過程是當(dāng)RL負(fù)載需要220V電壓時，斬波管K為始終導(dǎo)通狀態(tài)，此時如果電源A為正，B為負(fù)時，I1電流從電源A出發(fā)經(jīng)RL→D1→L1→Kce→D4回到電源B構(gòu)成回路。因為二極管和斬波管K的內(nèi)阻很小，所以98％以上的交流半波電壓降在RL負(fù)載上。同理當(dāng)B為正，A為負(fù)時，98％以上的電壓也降在RL負(fù)載上，而電壓極性與上半周相反，完成了負(fù)載加交流220V全壓工作的需要，如果負(fù)載需要降低電壓，只需將給定電壓減小；控制系統(tǒng)根據(jù)需要，產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖寬度，控制斬波管K的導(dǎo)通或關(guān)斷。
當(dāng)A為正，B為負(fù)，K開通時，電流I1與前面所述I1相同，在電感線圈L1中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，打點線圈頭端為正，尾端為負(fù)，從而阻止電流增大，同時電容C2經(jīng)L2放電，電容C5經(jīng)Kce→L3→D5放電，將電能轉(zhuǎn)換成磁能儲存在磁場中；當(dāng)K關(guān)斷時，線圈L1又產(chǎn)生一個反電勢，尾端為正，頭端為負(fù)，此時電流I1經(jīng)負(fù)載RL→L1→C5→D7完成回路，L2也產(chǎn)生一個反電勢，尾端為正，電流從尾端出發(fā)C5→D7→C2完成回路。L3產(chǎn)生感應(yīng)電流是經(jīng)D5→D7→C4回到L3頭端。整個K關(guān)斷期間，RL有電流，同時磁場減小，將磁能轉(zhuǎn)化為電能，儲存在電容中。當(dāng)K再次導(dǎo)通或關(guān)斷，又重新開始上述的工作過程，從而完成A在正半周時的斬波調(diào)幅調(diào)壓。
當(dāng)A為負(fù)、B為正，K開通或關(guān)斷時，同樣道理，完成了負(fù)半周的調(diào)幅調(diào)壓。
由前所述可以看出，開關(guān)晶體管K頻繁的開通與關(guān)斷，對正負(fù)半周交流電進(jìn)行斬波。經(jīng)電感線圈、電容的電抗變化及電流移相、濾波，使負(fù)載電阻兩端得到一個可以調(diào)節(jié)的交流正弦電壓和交流正弦電流。由于調(diào)壓是利用電磁能量轉(zhuǎn)化的電抗調(diào)壓，所以調(diào)壓損耗小，效率高。又因為整流二極管并聯(lián)電容的作用，使流經(jīng)二級管的非線性電流大大減少，減小了高次諧波，從而提高了功率因數(shù)。
實施例2圖4是三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速裝置調(diào)速原理電路圖。
在實施例1中的負(fù)載阻抗1可以為三相異步電機(jī)，三相異步電機(jī)三根引出線分別與電源A、B、C連接，另一端的三根引出線分別與電抗變流移相電路2的a’、b’、c’端連接，a’、b’和aL、bL之間的連接電路與實施例1中相同，增加的C相回路在電抗變流移相電路2中連接關(guān)系是電容C10、C9分別與二極管D10、D9并聯(lián)，二極管D10、D8的陰極和二極管D9的陽極與電抗變流移相電路c’端連接，二極管D9與電感線圈L4連接，電感線圈L4的另一端與電抗變流移相電路2的cL端連接，二極管D10的陽極與電抗變流移相電路2的D01端零點連接點連接，二極管D8的陰極與電抗變流移相電路2的DLC端連接，電抗變流移相電路2的cL端與斬波器3的cL’端連接，cL’端與斬波管K的集電極連接。
實施例3
圖5是可以增大電壓調(diào)整范圍的三相異步電機(jī)的電路圖。
圖中二極管D6、D7、D8的兩端并聯(lián)電容C6、C7、C8，二極管D5陰極與二極管D6、D7、D8的陽極之間串接二極管D11,二極管D6、D7、D8的陰極接在二極管D1、D2、D9的陰極與電感線圈L1、L2、L4之間，電感線圈L3與移相電路2的DLC2端連接，另一端與二極管D5的陽極連接，二極管D5的陰極與移相電路2的DLC端連接，二極管D12陰極與二極管D6、D7、D8的陽極連接，二極管D12的陽極與移相電路2的DLC3端連接，斬波器3的aL’、bL’、cL’端與電感線圈L5一端連接，電感線圈L5另一端與斬波管K的集電極連接，移相電路2的DLC、DLC2、DLC3、D01端與脈沖斬波器3相對應(yīng)的DLC’、DLC2’、DLC3’、Lo端連接，電感線圈L6的一端與Lo端連接，電感線圈L6的另一端與二極管D13的陽極連接，二極管D13的陰極與電容C13串聯(lián)接在斬波管K的集電極上，電感線圈L6和二極管D13之間連線與DLC2’端連接，二極管D13和電容C13之間的連線與DLC3’端連接，DLC’端與電容C5串聯(lián)接在斬波管K的集電極上。其它同實施例2。
實施例4圖6為三相鼠籠式異步繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子定子同時調(diào)壓調(diào)速電路圖。
圖6中為兩路調(diào)壓調(diào)速的電路圖，一路的負(fù)載阻抗1可以為三相鼠籠式異步電機(jī)定子，電機(jī)的定子引出端與電源連接，定子的另一端與電抗變流移相電路2連接，電抗變流移相電路2與斬波器3連接，二路轉(zhuǎn)子的尾端接在一起，接成星形，轉(zhuǎn)子頭端與二路電抗變流移相電路2’連接，二路電抗變流移相電路2’與二路斬波器3’連接，斬波器3的斬波管的基極與二路斬波器3’的基極連接，再與控制系統(tǒng)4連接。其它同實施例3。
實施例5圖7是三相電感線圈繞在三個鐵心上進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速異步電機(jī)電路圖。
圖中二極管D6、D7、D8的兩端并聯(lián)電容C6、C7、C8，電感線圈L1與L7、L2與L8、L4與L9之間繞有鐵心，電感線圈L7、L8與L9的一端分別與二極管D14、D15、D16的陽極連接，二極管D14、D15、D16的的陰極與電抗變流移相電路2的DLC、DLC2、DLC3端連接，二極管D19、D18、D17的陽極與DLC、DLC2、DLC3連接，二極管D19、D18、D17的陰極與二極管D6、D7、D8的陽極連接，電感線圈L7、L8與L9的另一端與電抗變流移相電路2的D01端連接，電抗變流移相電路2的aL、bL、cL、DLC、DLC2、DLC3、D01端與斬波器3相對應(yīng)的aL’、bL’、cL’、DLC’、DLC2’、DLC3’、Lo端連接，DLC’、DLC2’、DLC3’端串接電容C14、C15、C16和aL’、bL’、cL’端連接到斬波管K的集電極，發(fā)射極與Lo端連接，其它同實施例3。
上述的斬波管可以為晶體管，場效應(yīng)管，IGBT管、晶閘管等。
實施例2、實施例3、實施例4、實施例5的工作原理與實施例1相同。
上述的負(fù)載阻抗可以為異步電機(jī)或變壓器。
上述的電抗變流移相電路2內(nèi)的電容、電感線圈、二極管可以設(shè)置在斬波器3內(nèi)，斬波器3內(nèi)的電容、電感線圈、二極管可以設(shè)置在電抗變流移相電路2內(nèi)。根據(jù)調(diào)壓范圍，性能要求的不同，在實施中可以增減調(diào)整影響調(diào)壓的電感線圈、二極管、電容的電流回路。
上述實施例5中的鐵心可以為一個。
權(quán)利要求
1.交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置，包括電源、負(fù)載阻抗、控制系統(tǒng)，其特征在于三相負(fù)載阻抗(1)A、B、C的引出端分別接到三相電源A、B、C端，三相負(fù)載阻抗的另一端a、b、c分別串聯(lián)接在電抗變流移相電路(2)的輸入端a’、b’、c’，電抗變流移相電路(2)的三相輸出端aL、bL、cL分別接到斬波器(3)的輸入端aL’、bL’、cL’，斬波器(3)的限制電壓上升率和電流上升率的吸收回路DLC’接到電抗變流移相電路(2)的DLC端，D01、D02、Lo端為零線聯(lián)接點，控制系統(tǒng)(4)的輸出脈沖bF端接到斬波器的bF’，系統(tǒng)的電壓電流反饋信號VF、IF1、IF2與控制系統(tǒng)(4)的輸入端VF’、IF1’、IF2’連接，調(diào)壓穩(wěn)壓給定信號EF’與控制系統(tǒng)(4)的輸入端EF連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于負(fù)載阻抗(1)可以為單相，負(fù)載阻抗(1)的引出端與電源A端連接，另一端與電抗變流移相電路(2)的輸入端連接；電抗變流移相電路(2)內(nèi)電容C1、C2、C3、C4分別與二極管D1、D2、D3、D4并聯(lián)，二極管D3、D6的陰極和二極管D1的陽極與電抗變流移相電路(2)的a’端連接，二極管D1的陰極與電感線圈L1一端連接，電感線圈L1的另一端接在電抗變流移相電路(2)的aL端，二極管D4、D7的陰極和二極管D2的陽極與電抗變流移相電路(2)的b端連接，電抗變流移相電路(2)的b端與電源的B端連接，二極管D2的陰極與電感線圈L2一端連接，電感線圈L2的另一端接在電抗變流移相電路(2)的bL端，電感線圈L3與二極管D5串聯(lián)，二極管D5的陰極、二極管D6、D7的陽極與電抗變流移相電路(2)的DLC端連接，電感線圈L3的另一端、二極管D3、D4的陽極與電抗變流移相電路(2)的D01連接，電抗變流移相電路(2)的aL、bL、DLC、D01端分別與斬波器(3)的aL’、bL’、DLC’、Lo端連接，斬波器(3)的DLC’端與電容C5連接，斬波器(3)的aL’、bL’端和電容C5的另一端與斬波器(3)的斬波管K的集電極連接，斬波器(3)的Lo端與斬波管K的發(fā)射極連接，斬波管K的基極與控制系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于在C相回路中增加電容C10、C9分別與二極管D10、D9并聯(lián)，二極管D10、D8的陰極和二極管D9的陽極與電抗變流移相電路(2)的c’端連接，二極管D9與電感線圈L4連接，電感線圈L4的另一端與電抗變流移相電路(2)的cL端連接，二極管D10的陽極與電抗變流移相電路(2)的D01端連接，二極管D8的陰極與電抗變流移相電路(2)的DLC端連接，電抗變流移相電路(2)的cL端與斬波器(3)的cL’端連接，cL’端與斬波管K的集電極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于在電抗變流移相電路(2)內(nèi)二極管D6、D7、D8的兩端并聯(lián)電容C6、C7、C8，二極管D5陰極與二極管D6、D7、D8的陽極之間串接二極管D11，二極管D6、D7、D8的陰極接在二極管D1、D2、D9的陰極與電感線圈L1、L2、L4之間，電感線圈L3與電抗變流移相電路(2)的DLC2端連接，另一端與二極管D5的陽極連接，二極管D5的陰極與電抗變流移相電路(2)的DLC端連接，二極管D12陰極與二極管D6、D7、D8的陽極連接，二極管D12的陽極與電抗變流移相電路(2)的DLC3端連接，斬波器(3)的aL’、bL’、cL’端與電感線圈L5一端連接，電感線圈L5另一端與斬波管K的集電極連接，電抗變流移相電路(2)的DLC、DLC2、DLC3、D01端與斬波器(3)相對應(yīng)的DLC’、DLC2’、DLC3’、Lo端連接，電感線圈L6的一端與Lo端連接，電感線圈L6的另一端與二極管D13的陽極連接，二極管D13的陰極與電容C13串聯(lián)接在斬波管K的集電極上，電感線圈L6和二極管D13之間連線與DLC2’端連接，二極管D13和電容C13之間的連線與DLC3’端連接，DLC’端與電容C5串聯(lián)接在斬波管K的集電極上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于負(fù)載阻抗可以為三相鼠籠式異步電機(jī)，一路為電機(jī)的定子引出端與電源連接，定子的另一端與電抗變流移相電路(2)連接，電抗變流移相電路(2)與斬波器(3)連接，二路轉(zhuǎn)子的尾端接在一起，接成星形，轉(zhuǎn)子頭端與電抗變流移相電路(2’)連接，電抗變流移相電路(2’)與斬波器(3’)連接，斬波器(3)的斬波管的的基極與二路斬波器(3’)的基極連接，再與控制系統(tǒng)(4)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于在電抗變流移相路(2)二極管D6、D7、D8的兩端并聯(lián)電容C6、C7、C8，電感線圈L1與L7、L2與L8、L4與L9之間可以繞有鐵心，電感線圈L7、L8與L9的一端分別與二極管D14、D15、D16的陽極連接，二極管D14、D15、D16的的陰極與電抗變流移相電路(2)的DLC、DLC2、DLC3端連接，二極管D19、D18、D17的陽極與DLC、DLC2、DLC3連接，二極管D19、D18、D17的陰極與二極管D6、D7、D8的陽極連接，電感線圈L7、L8與L9的另一端與電抗變流移相電路(2)的D01端連接，電抗變流移相電路(2)的aL、bL、cL、DLC、DLC2、DLC3、D01端與斬波器(3)相對應(yīng)的aL’、bL’、cL’、DLC’、DLC2’、DLC3’、Lo端連接，DLC’、DLC2’、DLC3’端串接電容C14、C15、C16和aL’、bL’、cL’端連接到斬波管K的集電極，發(fā)射極與Lo端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于斬波管可以為晶體管、場效應(yīng)管、絕緣柵雙極型晶體管、晶閘管。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征在于斬波器(3)內(nèi)的電感線圈L5、電感線圈L6、二極管D13、電容C13、電容C5可以設(shè)置在電抗變流移相電路(2)內(nèi)，可以在電抗變流移相電路(2)、斬波器(3)內(nèi)增減電感線圈、二極管、電容。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交流穩(wěn)壓調(diào)壓調(diào)速裝置，特征是負(fù)載阻抗的引出端分別接到電源上，負(fù)載阻抗的另一端分別串聯(lián)接在電抗變流移相電路的輸入端，電抗變流移相電路的輸出端分別接到斬波器的輸入端，斬波器吸收回路接到電抗變流移相電路的DLC端，D
文檔編號H02M5/02GK1567709SQ03133469
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者鄭坤來, 鄭宏 申請人:鄭坤來