交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置制造方法
【專利摘要】一種交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，包括輸入部分、輸出部分及數(shù)控部分。所述輸入部分包括依次連接的濾波保護模塊以及半導(dǎo)體切換模塊，所述濾波保護模塊上具有一供交流電送入的輸入接口；所述輸出部分包括依次連接的濾波模塊和電壓電流采集模塊，所述電壓電流采集模塊上具有一供交流電送出的輸出接口，所述濾波模塊與半導(dǎo)體切換模塊連接；所述數(shù)控部分為MCU主控模塊，所述MCU主控模塊分別與濾波保護模塊、半導(dǎo)體切換模塊及電壓電流采集模塊電連接。所述系統(tǒng)通過數(shù)控和半導(dǎo)體結(jié)合，可以對輸入電壓、電流波形實施精準(zhǔn)控制和管理，使輸出波形可同步再現(xiàn)原始正弦波形，提高工率因數(shù)，不會對電網(wǎng)造成二次污染，利于環(huán)保和節(jié)能。
【專利說明】交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交流電傳輸及調(diào)控領(lǐng)域技術(shù)，特別涉及一種交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)交流電傳輸裝置一般通過變壓器式粗調(diào)控、磁共振式變壓器調(diào)控、可控硅調(diào)控、逆變式調(diào)控，因為在50HZ、60HZ工頻交流電的電壓電流控制方面，應(yīng)用傳統(tǒng)的技術(shù)手段很難做到精準(zhǔn)控制，而且繁瑣復(fù)雜，除此之外設(shè)備體積大，很占空間。
[0003]如圖1所示為變壓器式粗調(diào)的調(diào)控方式，交流電的輸入端連接于可調(diào)變壓器的一次線圈，經(jīng)變壓后的交流電由二次線圈送出，其原理圖如圖2所示，輸入電壓為vl，輸出電壓為v2。所述調(diào)控方式的波形轉(zhuǎn)換如圖3所示，輸入交流電的正弦波轉(zhuǎn)換為直流電，再通過逆向轉(zhuǎn)換電路還原為正弦波輸出，所述還原過程通過邏輯控制系統(tǒng)實現(xiàn)，從輸出的波形可以明顯看出與原始輸入波形不同，難以還原到原始波形，控制精度抵，功率因子低，對電網(wǎng)造成污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，有必要提供一種交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，可以對輸入電壓、電流波形實施精準(zhǔn)控制和管理，使輸出波形可同步再現(xiàn)原始正弦波形，提高工率因子，不會對電網(wǎng)造成二次污染，利于環(huán)保和節(jié)能。
[0005]一種交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，包括:
輸入部分，所述輸入部分包括依次連接的濾波保護模塊以及半導(dǎo)體切換模塊，所述濾波保護模塊上具有一供交流電送入的輸入接口；
輸出部分，所述輸出部分包括依次連接的濾波模塊和電壓電流采集模塊，所述電壓電流采集模塊上具有一供交流電送出的輸出接口，所述濾波模塊與半導(dǎo)體切換模塊連接；以及
數(shù)控部分，所述數(shù)控部分為MCU主控模塊，所述MCU主控模塊分別與濾波保護模塊、半導(dǎo)體切換模塊及電壓電流采集模塊電連接；
交流電經(jīng)輸入接口送入濾波保護模塊，經(jīng)濾波保護模塊限壓保護及濾波后送至半導(dǎo)體切換模塊，同時濾波保護模塊向MCU主控模塊送出觸發(fā)信號，使MCU主控模塊處于工作狀態(tài)；所述半導(dǎo)體切換模塊將交流電的原始正弦波轉(zhuǎn)換為幅值可調(diào)的正半波和負半波，所述正半波和負半波送至濾波模塊，經(jīng)濾波模塊濾波處理，使輸出交流電的正弦波還原成與原始正弦波相同，所述電壓電流采集模塊分別采集輸出交流電的電壓和電流，并同時將采集到的電壓電流信號回饋到MCU主控模塊，由MCU主控模塊控制半導(dǎo)體切換模塊的切換，以形成死循環(huán)控制。
[0006]一種交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，包括一三相工頻交流電路、復(fù)數(shù)輸入部分、復(fù)數(shù)輸出部分及一數(shù)控部分，其中所述三相工頻交流電為三角形接法或星形接法，所述三相工頻交流電路相鄰兩相線路上均連接一輸入部分和一輸出部分,每一輸入部分和每一輸出部分均連接到所述數(shù)控部分，其中
每一輸入部分包括依次連接的濾波保護模塊以及半導(dǎo)體切換模塊，所述濾波保護模塊上具有一供交流電送入的輸入接口；
每一輸出部分包括依次連接的濾波模塊和電壓電流采集模塊，所述電壓電流采集模塊上具有一供交流電送出的輸出接口，所述濾波模塊與半導(dǎo)體切換模塊連接；以及
所述數(shù)控部分為MCU主控模塊，所述MCU主控模塊分別與每一輸入部分的濾波保護模塊、半導(dǎo)體切換模塊及每一輸出部分的電壓電流采集模塊電連接；
所述交流電經(jīng)所述輸入接口送入所述些濾波保護模塊，經(jīng)所述濾波保護模塊限壓保護及濾波后送至所述半導(dǎo)體切換模塊，同時所述濾波保護模塊向MCU主控模塊送出觸發(fā)信號，使MCU主控模塊處于工作狀態(tài)；所述半導(dǎo)體切換模塊將交流電的原始正弦波轉(zhuǎn)換為幅值可調(diào)的正半波和負半波，所述正半波和負半波送至所述濾波模塊，經(jīng)所述濾波模塊濾波處理，使輸出交流電的正弦波還原成與原始正弦波相同，所述電壓電流采集模塊分別采集輸出交流電的電壓和電流，并同時將采集到的電壓電流信號回饋到MCU主控模塊，由MCU主控模塊控制所述半導(dǎo)體切換模塊的切換，以形成死循環(huán)控制。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知:
1.本發(fā)明提出一種數(shù)控加半導(dǎo)體的調(diào)控電路，數(shù)控技術(shù)直接對輸入電壓，電流波形實施精準(zhǔn)控制和管理，使輸出波形可同步再現(xiàn)原始正弦波形，提高PFC (功率因子)，利于環(huán)保和節(jié)能，不會對電網(wǎng)造成污染，實現(xiàn)綠色能源；再者數(shù)控加半導(dǎo)體調(diào)控可以去掉傳統(tǒng)調(diào)控方式繁復(fù)的過程，縮小了設(shè)備體積，解決了傳統(tǒng)方式的不足。
[0008]2.采用本技術(shù)，可節(jié)省大量的有色金屬，(銅材鋁材)和黑色金屬材料(硅鋼片，鋼材)，適用于工業(yè)，軍用，民用各領(lǐng)域，例如民用終端電力變壓器，電焊機各類交流調(diào)壓器，醫(yī)療設(shè)備所需的交流穩(wěn)壓器，交流調(diào)壓驅(qū)動器。
[0009]3.本技術(shù)可用于驅(qū)動各類交流電機，同步電機和異步電機的恒速，調(diào)速，扭矩調(diào)控，實現(xiàn)最佳電能平衡，節(jié)省能源，取代目前的可控硅應(yīng)用技術(shù)。
[0010]4.技術(shù)設(shè)計不同結(jié)構(gòu)，可對單向、三相交流電進行調(diào)控和傳輸，因此在機械制造、化工、能源、電子、輕紡、水利發(fā)電及供電各領(lǐng)域中。凡涉及到電能傳輸，和驅(qū)動的電器有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，舉例大型醫(yī)療設(shè)備須用高穩(wěn)定性的交流電源，目前采用的多是磁共振式交流穩(wěn)壓器，體積大價格高，響應(yīng)速度慢，響應(yīng)速度一般是秒級，使用本技術(shù)的產(chǎn)品成本低，體積小，響應(yīng)速度是毫秒級。
[0011 ] 5.本技術(shù)應(yīng)用于家用電器，取代目前變頻調(diào)速方式能使電機按最佳模式運行達到節(jié)能目的。
[0012]6.本技術(shù)在工頻領(lǐng)域中，可根據(jù)用途做成隔離型和非隔離型，隔離型主要用于電機驅(qū)動，非隔離型主要用于調(diào)壓器，穩(wěn)壓器和電力傳輸設(shè)備，由于采用數(shù)字控制技術(shù)，可對輸入輸出參數(shù)實施精準(zhǔn)化調(diào)控，有助于實施自動化控制和自適應(yīng)控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有交流電調(diào)控傳輸?shù)慕泳€圖。[0014]圖2是現(xiàn)有交流電調(diào)控傳輸?shù)碾娐穲D。
[0015]圖3是現(xiàn)有交流電調(diào)控轉(zhuǎn)換傳輸過程中的波形變化圖。
[0016]圖4是本發(fā)明之第一實施例中單相工頻交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置框圖，圖為非隔離型。
[0017]圖5是本發(fā)明之第一實施例中單相工頻交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置在交流電轉(zhuǎn)換傳輸過程中的波形變化圖。
[0018]圖6是本發(fā)明之第一實施例中小功率單相工頻交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置原理圖，圖為非隔離型。
[0019]圖7是本發(fā)明之第一實施例中濾波保護模塊的電路圖。
[0020]圖8是本發(fā)明之第一實施例中半導(dǎo)體切換模塊的電路圖。
[0021]圖9是本發(fā)明之第一實施例中濾波模塊的電路圖。
[0022]圖10是本發(fā)明之第一實施例中電壓電流采集模塊的電路圖。
[0023]圖11是本發(fā)明之第一實施例中MCU主控模塊控制原理圖。
[0024]圖12是本發(fā)明之第一實施例中的輸入正弦波形圖。
[0025]圖13是本發(fā)明之第一實施例中的輸出正弦波形圖。
[0026]圖14是本發(fā)明之第二實施例中的大功率單相工頻交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置方框圖，圖為非隔離型。
[0027]圖15是本發(fā)明之第三實施例中三相工頻交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置方框圖，圖為非隔離型。
[0028]圖16是本發(fā)明之第四實施例中大功率單相工頻交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置方框圖，圖為隔離型。
[0029]圖17是本發(fā)明之第四實施例中大功率單相工頻交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置原理圖，圖為隔離型。
[0030]圖18是本發(fā)明之第五實施例中單相工頻交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置方框圖，圖為隔離型。
[0031]圖19是本發(fā)明之第六實施例中大功率三相工頻交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置方框圖，圖為隔離型。
[0032]主要組件符號說明
【權(quán)利要求】
1.一種交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，包括: 輸入部分，所述輸入部分包括依次連接的濾波保護模塊以及半導(dǎo)體切換模塊，所述濾波保護模塊上具有一供交流電送入的輸入接口； 輸出部分，所述輸出部分包括依次連接的濾波模塊和電壓電流采集模塊，所述電壓電流采集模塊上具有一供交流電送出的輸出接口，所述濾波模塊與半導(dǎo)體切換模塊連接；以及 數(shù)控部分，所述數(shù)控部分為MCU主控模塊，所述MCU主控模塊分別與濾波保護模塊、半導(dǎo)體切換模塊及電壓電流采集模塊電連接； 交流電經(jīng) 輸入接口送入濾波保護模塊，經(jīng)濾波保護模塊限壓保護及濾波后送至半導(dǎo)體切換模塊，同時濾波保護模塊向MCU主控模塊送出觸發(fā)信號，使MCU主控模塊處于工作狀態(tài)；所述半導(dǎo)體切換模塊將交流電的原始正弦波轉(zhuǎn)換為幅值可調(diào)的正半波和負半波，所述正半波和負半波送至濾波模塊，經(jīng)濾波模塊濾波處理，使輸出交流電的正弦波還原成與原始正弦波相同，所述電壓電流采集模塊分別采集輸出交流電的電壓和電流，并同時將采集到的電壓電流信號回饋到MCU主控模塊，由MCU主控模塊控制半導(dǎo)體切換模塊的切換，以形成死循環(huán)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體切換模塊連接于交流電導(dǎo)線的火線。
3.如權(quán)利要求2所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體切換模塊包括并聯(lián)的第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體；第一半導(dǎo)體的射極連接于火線的節(jié)點(6)，集極連接于火線的節(jié)點(5)，門極引出導(dǎo)線用于連接MCU主控模塊；而第二半導(dǎo)體的射極連接于火線的節(jié)點(5)，集極連接于火線的節(jié)點(6)，門極引出導(dǎo)線也用于連接MCU主控模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述濾波保護模塊包括兩壓敏電阻、兩電感和一電容；兩壓敏電阻分別串聯(lián)于交流電火線和零線，實現(xiàn)限壓保護；兩電感是共模電感，與并聯(lián)于交流電火線和零線的電容形成濾波電路，以濾除共模信號。
5.如權(quán)利要求1所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述濾波模塊包括兩電感和一電容，所述兩電感分別串聯(lián)在火線和零線，所述電容并聯(lián)于火線和零線的節(jié)點(7)和節(jié)點(8)之間。
6.如權(quán)利要求1所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述電壓電流采集模塊包括由兩電感構(gòu)成的電流采集器和由另兩電感構(gòu)成的電壓采集器，所述電流采集器接在火線，所述電壓采集器接在零線和火線之間。
7.如權(quán)利要求1所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述MCU主控模塊包括8位控制總線和連接于所述8位控制總線上的多個功能單元，各功能單元分別為程序計數(shù)器、閃存、緩存器、指令譯碼器、程序設(shè)計邏輯、堆棧指針、靜態(tài)內(nèi)存、通用緩存器、運算器、靜態(tài)緩存器、看門狗、MCU定時器、MCU狀態(tài)緩存器、第一定時器/計數(shù)器、第二定時器/計數(shù)器、通用串行接口、中斷單元、數(shù)據(jù)存儲器、計數(shù)器內(nèi)部晶振、計時和控制單元、晶振、數(shù)字/模擬比較器、數(shù)據(jù)返回端口、數(shù)據(jù)緩存器端口、程序接口。
8.如權(quán)利要求1所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述輸入部分的半導(dǎo)體切換模塊和輸出部分的濾波模塊之間連接有半波檢測模塊，所述半波檢測模塊分別包括正半波檢測模塊和負半波檢測模塊，所述正半波檢測模塊連接在火線，所述負半波檢測模塊連接在零線。
9.如權(quán)利要求1所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述輸入部分的半導(dǎo)體切換模塊和輸出部分的濾波模塊之間連接有變壓器，所述變壓器分別包括第一變壓器和第二變壓器，所述第一及第二變壓器的一次線圈分別連接于半導(dǎo)體切換模塊，所述第一及第二變壓器的二次線圈分別連接于濾波模塊。
10.如權(quán)利要求1所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述濾波模塊包括正半波濾波模塊和負半波濾波模塊。
11.一種交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，包括一三相工頻交流電路、復(fù)數(shù)輸入部分、復(fù)數(shù)輸出部分及一數(shù)控部分，其中所述三相工頻交流電為三角形接法或星形接法，所述三相工頻交流電路相鄰兩相線路上均連接一輸入部分和一輸出部分,每一輸入部分和每一輸出部分均連接到所述數(shù)控部分，其中 每一輸入部分包括依次連接的濾波保護模塊以及半導(dǎo)體切換模塊，所述濾波保護模塊上具有一供交流電送入的輸入接口； 每一輸出部分包括依次連接的濾波模塊和電壓電流采集模塊，所述電壓電流采集模塊上具有一供交流電送出的輸出接口，所述濾波模塊與半導(dǎo)體切換模塊連接；以及 所述數(shù)控部分為MCU主控模塊，所述MCU主控模塊分別與每一輸入部分的濾波保護模塊、半導(dǎo)體切換模 塊及每一輸出部分的電壓電流采集模塊電連接； 所述交流電經(jīng)所述些輸入接口送入所述些濾波保護模塊，經(jīng)所述些濾波保護模塊限壓保護及濾波后送至所述些半導(dǎo)體切換模塊，同時所述些濾波保護模塊向MCU主控模塊送出觸發(fā)信號，使MCU主控模塊處于工作狀態(tài)；所述些半導(dǎo)體切換模塊將交流電的原始正弦波轉(zhuǎn)換為幅值可調(diào)的正半波和負半波，所述正半波和負半波送至所述些濾波模塊，經(jīng)所述些濾波模塊濾波處理，使輸出交流電的正弦波還原成與原始正弦波相同，所述些電壓電流采集模塊分別采集輸出交流電的電壓和電流，并同時將采集到的電壓電流信號回饋到MCU主控模塊，由MCU主控模塊控制所述些半導(dǎo)體切換模塊的切換，以形成死循環(huán)控制。
12.如權(quán)利要求11所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述些半導(dǎo)體切換模塊均連接于交流電導(dǎo)線的火線。
13.如權(quán)利要求12所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:每一輸入部分的半導(dǎo)體切換模塊包括并聯(lián)的第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體；第一半導(dǎo)體的射極連接于火線的節(jié)點(6)，集極連接于火線的節(jié)點(5)，門極引出導(dǎo)線用于連接MCU主控模塊；而第二半導(dǎo)體的射極連接于火線的節(jié)點(5)，集極連接于火線的節(jié)點(6)，門極引出導(dǎo)線也用于連接MCU主控模塊。
14.如權(quán)利要求11所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:每一輸入部分的濾波保護模塊包括兩壓敏電阻、兩電感和一電容；兩壓敏電阻分別串聯(lián)于交流電火線和零線，實現(xiàn)限壓保護；兩電感是共模電感，與并聯(lián)于交流電火線和零線的電容形成濾波電路，以濾除共模信號。
15.如權(quán)利要求11所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:每一輸出部分的濾波模塊包括兩電感和一電容，所述兩電感分別串聯(lián)在火線和零線，所述電容并聯(lián)于火線和零線的節(jié)點(7)和節(jié)點(8)之間。
16.如權(quán)利要求11所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:每一輸出部分的電壓電流采集模塊包括由兩電感構(gòu)成的電流采集器和由另兩電感構(gòu)成的電壓采集器，所述電流采集器接在火線，所述電壓采集器接在零線和火線之間。
17.如權(quán)利要求11所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:所述MCU主控模塊包括8位控制總線和連接于所述8位控制總線上的多個功能單元，各功能單元分別為程序計數(shù)器、閃存、緩存器、指令譯碼器、程序設(shè)計邏輯、堆棧指針、靜態(tài)內(nèi)存、通用緩存器、運算器、靜態(tài)緩存器、看門狗、MCU定時器、MCU狀態(tài)緩存器、第一定時器/計數(shù)器、第二定時器/計數(shù)器、通用串行接口、中斷單元、數(shù)據(jù)存儲器、計數(shù)器內(nèi)部晶振、計時和控制單元、晶振、數(shù)字/模擬比較器、數(shù)據(jù)返回端口、數(shù)據(jù)緩存器端口、程序接口。
18.如權(quán)利要求11所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:每一輸入部分的半導(dǎo)體切換模塊和每一輸出部分的濾波模塊之間連接有半波檢測模塊，所述半波檢測模塊分別包括正半波檢測模塊和負半波檢測模塊，所述正半波檢測模塊連接在火線，所述負半波檢測模塊連接在零線。
19.如權(quán)利要求11所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:每一輸入部分的半導(dǎo)體切換模塊和每一輸出部分的濾波模塊之間連接有變壓器，所述變壓器分別包括第一變壓器和第二變壓器，所述第一及第二變壓器的一次線圈分別連接于每一輸入部分的半導(dǎo)體切換模塊，所述第一及第二變壓器的二次線圈分別連接于每一輸出部分的濾波模塊。
20.如權(quán)利 要求11所述的交流電數(shù)控調(diào)壓控流功率傳輸裝置，其特征在于:每一輸出部分的濾波模塊包括正半波濾波模塊和負半波濾波模塊。
【文檔編號】H02M5/293GK103904907SQ201310723878
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月26日
【發(fā)明者】黃冠雄, 王熙寧, 黃鎮(zhèn)球 申請人:黃冠雄, 王熙寧, 黃鎮(zhèn)球