專利名稱：一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用斬波技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)用戶單相交流連續(xù)可調(diào)的降壓調(diào)壓電路及其方法。
背景技術(shù)：
降壓電路在實(shí)際應(yīng)用非常廣泛，目前比較常用的調(diào)壓方式有一種是采用自耦降壓調(diào)壓，它包括固定抽頭和連續(xù)調(diào)節(jié)兩種方式。它與普通變壓器的區(qū)別在于，自耦變壓器的一、二次側(cè)線圈不僅有磁的聯(lián)系，還有電的聯(lián)系，所以在輸出電壓調(diào)節(jié)范圍不大時(shí)它的容量 比較小，耗材少，造價(jià)低，效率高。它最大的優(yōu)點(diǎn)是克服了可控硅斬波型產(chǎn)品產(chǎn)生諧波的缺陷，實(shí)現(xiàn)了電壓的正弦波輸出，結(jié)構(gòu)和功能都很簡單，可靠性也比較高。但兩種方式都存在著各自的缺陷，固定抽頭式的降低電壓是固定值，而連續(xù)調(diào)節(jié)型降壓器由于成本較高，大規(guī)模的推廣，還是有一定的困難。另一種是可控硅相控調(diào)壓，它采用可控硅斬波原理，通過控制晶閘管(可控硅)的導(dǎo)通角，將電網(wǎng)輸入的正弦波電壓斬掉一部分，從而降低了輸出電壓的平均值，達(dá)到控壓節(jié)電的目的。該種調(diào)控設(shè)備對(duì)照明系統(tǒng)的電壓可以無級(jí)調(diào)節(jié)，速度快，精度高，可分時(shí)段實(shí)時(shí)調(diào)整，有穩(wěn)壓作用。并且還具有體積小、設(shè)備輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是該調(diào)壓方式存在一個(gè)嚴(yán)重缺陷由于斬波，不但使電壓波形失真不對(duì)稱，同時(shí)出現(xiàn)大量諧波，造成對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波污染，雖然可以加裝濾波設(shè)備解決該問題，但是成本太高，不經(jīng)濟(jì)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路，該種方法主要通過控制開關(guān)的頻率以使輸出電壓的有效值降低達(dá)到降壓的目的，可以無級(jí)調(diào)整，輸出電壓波形為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用PWM斬波技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)用戶單相交流連續(xù)可調(diào)的降壓調(diào)壓電路，一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路，包括濾波電感LI、濾波電感L2、二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4、開關(guān)管Kl和負(fù)載R ;二極管Dl和二極管D2串聯(lián)在一起；二極管D3和二極管D4串聯(lián)在一起；開關(guān)管Kl并聯(lián)在二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4中間；濾波電感LI和濾波電感L2串聯(lián)在主回路上。開關(guān)管Kl為功率管,例如大功率三極管IGBT、場效應(yīng)管,開關(guān)管Kl的開關(guān)頻率在10KHz-250KHz之間，利用PWM斬波技術(shù)實(shí)現(xiàn)降壓。本實(shí)用新型具有積極的效果(I)本實(shí)用新型的一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路，采用整流和開關(guān)組合方式利用PWM控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)降壓。(2)本實(shí)用新型的一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。

圖I為實(shí)施例I的一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路總體結(jié)構(gòu)圖。[0008]圖2為實(shí)施例I的開關(guān)管兩端電壓輸出波形。圖3為實(shí)施例I的程序流程圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例I)見圖I、圖2和圖3，本實(shí)施例的一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路，包括濾波電感LI、濾波電感L2、二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4、開關(guān)管Kl和負(fù)載R ；二極管Dl和二極管D2串聯(lián)在一起；二極管D3和二極管D4串聯(lián)在一起；開關(guān)管Kl并聯(lián)在二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4中間；濾波電感LI和濾波電感L2串聯(lián)在主回路上，開關(guān)管Kl為功率管,例如大功率三極管IGBT、場效應(yīng)管,開關(guān)管Kl的開關(guān)頻率在10KHz-250KHz之間，利用PWM斬波技術(shù)實(shí)現(xiàn)降壓。降壓原理是較高的電壓通過斬波后其電壓的有效值減少，如圖1，具體過程是具體過程是因?yàn)槭墙涣麟?，?dāng)電流從上面進(jìn)入時(shí)，即通過Dl電流再向下進(jìn)入開關(guān)管Kl轉(zhuǎn)到D4，電流再向上走，最后進(jìn)負(fù)載，從另外一路線出，形成一個(gè)完整的交流通路；反之，如果電流從下面流進(jìn)時(shí)，電流通過負(fù)載先經(jīng)過D2，向下進(jìn)入開關(guān)管K1，再進(jìn)入D3最后向上從上面一路線出，形成一個(gè)完整的交流通路；斬波的實(shí)現(xiàn)是由開關(guān)管Kl實(shí)現(xiàn)的，由一個(gè)工頻周期內(nèi)輸入開關(guān)管Kl的控制極高電平時(shí)間的長短來控制開關(guān)管Kl的導(dǎo)通，以此來調(diào)節(jié)輸出電壓的高低；PWM的占空比越大開關(guān)管Kl的導(dǎo)通時(shí)間越長，即輸出電壓越高；PWM的占空比越小開關(guān)管Kl的導(dǎo)通時(shí)間越短，即輸出電壓越低。，PWM的占空比的大小可以由單片機(jī)程序直接控制，開關(guān)管Kl的控制極通過驅(qū)動(dòng)電路及光耦隔離與單片輸出PWM信號(hào)輸出端連接，開關(guān)管Kl兩端的波形如圖2所示。單片機(jī)程序設(shè)計(jì)包括電網(wǎng)電壓采集A/D轉(zhuǎn)換子程序、LCD顯示子程序、鍵盤控制子程序、數(shù)字信號(hào)處理子程序、控制輸出子程序、串行通信子程序六個(gè)部分，采用C語言編寫。系統(tǒng)上電后，先對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部資源進(jìn)行初始化，包括設(shè)置堆棧指針、中斷的禁止及優(yōu)先級(jí)的決定、設(shè)置各個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式等；然后對(duì)單片機(jī)的外部設(shè)備進(jìn)行初始化，包括IXD、時(shí)鐘芯片以及串口。初始化之后系統(tǒng)開始工作，首先采樣電網(wǎng)電壓，并且進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)相應(yīng)的算法控制電網(wǎng)電壓；對(duì)鍵盤和LCD顯示器接口進(jìn)行查詢，顯示各設(shè)定值，并且進(jìn)行設(shè)定；適時(shí)讀取時(shí)間芯片的時(shí)間值，并且根據(jù)不同的降壓要求對(duì)電網(wǎng)分等級(jí)調(diào)控，用中斷方式將數(shù)據(jù)從串口上傳，主程序流程圖如圖3所示。程序設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主程序在完成了單片機(jī)片內(nèi)各存儲(chǔ)器、寄存器的初始化和其外部設(shè)備的初始化設(shè)定之后，其主要功能是控制和協(xié)調(diào)各個(gè)功能模塊的工作順序。由于是在線檢測與控制，通常電網(wǎng)電壓值波動(dòng)不是很大，所需傳送的數(shù)據(jù)量也不是很大，將單片機(jī)與上位機(jī)的RS-232C串口通信設(shè)為中斷方式，從而節(jié)省單片機(jī)的資源，使之更好的作用于對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理上。只有當(dāng)電網(wǎng)電壓變化超過某個(gè)設(shè)定值時(shí)或者間隔一定的工作時(shí)間，單片機(jī)才產(chǎn)生一次中斷，觸發(fā)串口通信，將數(shù)據(jù)信號(hào)上傳，所以在主程序中并未體現(xiàn)串口通信的函數(shù)。
權(quán)利要求1.一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路，其特征在于，包括濾波電感LI、濾波電感L2、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、開關(guān)管Kl和負(fù)載R ;二極管Dl和二極管D2串聯(lián)在一起；二極管D3和二極管D4串聯(lián)在一起；開關(guān)管Kl并聯(lián)在二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4中間；濾波電感LI和濾波電感L2串聯(lián)在主回路上。
2.如權(quán)利要求I所述的一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路，其特征在于，開關(guān)管Kl為功率管，例如大功率三極管IGBT、場效應(yīng)管，開關(guān)管Kl的開關(guān)頻率在10KHz-250KHz之間，利用PWM斬波技術(shù)實(shí)現(xiàn)降壓。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種工業(yè)用單相交流斬波式降壓調(diào)壓電路，其特征在于，包括濾波電感L1、濾波電感L2、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、開關(guān)管K1和負(fù)載R；主要運(yùn)用PWM斬波技術(shù)對(duì)工業(yè)用戶負(fù)載的工作電壓進(jìn)行降壓調(diào)節(jié)，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M5/257GK202798473SQ201220447410
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月25日
發(fā)明者童本亮, 張金波, 童興豪 申請人:江蘇東能電力科技有限公司