專利名稱：開關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種開關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置，屬于電氣供電電源領(lǐng)域。特別適用于做工頻穩(wěn)壓器、工頻調(diào)壓器、變頻穩(wěn)壓器、變頻調(diào)壓器、不間斷電源等使用。
隨著電子和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，無論是強電領(lǐng)域還是弱電領(lǐng)域，對供電電源的要求越來越高。現(xiàn)有的交、直流電源裝置，很難滿足飛速發(fā)展的電子、計算機等技術(shù)的要求，為此中國專利CN1032607A公開了一種“比較－跟蹤－放大式變頻器”，簡稱CTA變頻器。該變頻器可使籠型異步機獲得準(zhǔn)正弦供電波形，對于電動機調(diào)速使用效果良好。但由于CTA變頻器故有的線路特征，局限性較大，并且未能解決波形交越失真。其功率輸出采用OCL方式，線路使用正負(fù)電源供電，需兩套比較跟蹤自振蕩電源，功率電路使用P型和N型兩種管，P型高電壓大功率管市場貨源不足，給實施帶來一定的困難。
本實用新型的目的是這為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種單極性正電源供電，線路簡化，頻率獨立調(diào)整、鎖相、C／F控制，采用高頻升壓遞變方式，適用范圍廣泛的開關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本裝置包括低頻濾波器、整流濾波電路、脈寬調(diào)制振蕩器、高頻升壓及整流電路、驅(qū)動電路、隔離電路、取樣電路、正弦波發(fā)生器及鎖相電路、半波正弦放大及方波驅(qū)動電路，本裝置采用高頻升壓遞變方式，比較跟蹤電源開關(guān)管S1的一端與高頻升壓整流電路相連，另一端與電感線圈L1相連接，電感線圈L1的另一端與功放管T1、T2相串連，續(xù)流二極管D1連接在電感線圈L1與開關(guān)管S1的中間，置于O位上。高頻升壓整流電路的另一端與脈寬調(diào)制振蕩器相連接，脈寬調(diào)制振蕩器與整流濾波器相連接，整流濾波器通過低通濾波器與電網(wǎng)相連。本裝置比較器A1的正向輸入端與取樣電路相連接，負(fù)向輸入端與半波正弦放大電路相連接，其輸出端與隔離電路、驅(qū)動電路相串連。本裝置由功放管T1、T2，換向開關(guān)管K1、K2組成射隨H橋式輸出電路，其中換向開關(guān)管K1與功放管T1相串連，換向開關(guān)管K2與功放管T2相串聯(lián)。本裝置設(shè)置的正弦波發(fā)生器及鎖相電路的一端與保護指示電路相連接，另一端與半波正弦放大及方波驅(qū)動電路相連接，方波驅(qū)動電路與橋式輸出電路相連接。
本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到，本實用新型的開關(guān)管K2與功放管T1同相位，開關(guān)管K1與功放管T2同相位，T1K2與T2K1兩組間相位差180°。


圖1 為本實用新型的電原理框圖。
圖2 為本實用新型的波形示意圖。
圖3 為本實用新型單相交流穩(wěn)壓器的電路原理示意圖。
圖4 為本實用新型三相正弦功率轉(zhuǎn)換裝置框圖。
以下結(jié)合附圖實施例詳述本實用新型。
圖1市電網(wǎng)供電經(jīng)低通濾波器進入整流濾波電路，本實用新型 的低通濾波器具有同時抑制從市電網(wǎng)來的高頻干擾和裝置內(nèi)開關(guān)電源對市電“污染”的雙向濾波作用。整流后的未穩(wěn)直流電壓供給脈寬調(diào)制振蕩器經(jīng)高頻升壓整流供給比較跟蹤電源開關(guān)管S1，開關(guān)管S1的一端與高頻升壓整流電路相連接，另一端與電感線圈L1相連接。比較跟蹤振蕩電源開關(guān)管S1采用ZGBT或VDMOS管。驅(qū)動電路與隔離電路相連接，其驅(qū)動電路的信號經(jīng)光耦元件與比較器A1使之即完成了電位的隔離，又受控于比較器A1，比較器A1同相端的取樣信號取自B點輸出比例分壓，反相端參考信號Vref取自正負(fù)半波驅(qū)動信號(均為正極性)的比例分壓。本實用新型的B點即是功放級的供電電壓，此電壓是微帶鋸齒的半波正弦電壓。本實用新型的功放級采用一種特殊的射極輸出形式，功放管T1與換向開關(guān)管K1相串連，功放管T2與換向開關(guān)管K2相串連，T1K1與T2K2相并聯(lián)組成射隨H橋式輸出電路。功放管T1、T1的供電電源為正向單極性微帶鋸齒半波正弦電壓，驅(qū)動信號也為正向單極性半波正弦電壓，圖2VG1、VG2。功放管T1、T2工作于射隨狀態(tài)。換向開關(guān)K1、K2使單極性的輸出電壓在負(fù)載上合成正負(fù)交變的正弦電壓，K2與T1同相位，K1與T2同相位，T1K2與T2K1兩組間相位相差180°，經(jīng)射隨H橋式輸出電路，使C、D兩端輸出電壓為正弦波電壓，經(jīng)低通濾波器加至負(fù)載。
圖2中的VG1、VG2分別為加在T1、T2極的信號波形，VG3、VG4分別為加在開關(guān)管K1K2的驅(qū)動方波，其中VG1與VG4同相位，VG2與VG3同相位，兩組相差180°，VCD為合成的正弦電壓接至負(fù)載。
圖3為本實用新型作為單相交流穩(wěn)壓器的實施例電路原理圖。圖3的上部分與圖1相同。圖3中由精密信號發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號，經(jīng)A3緩沖放大后，一路送入正負(fù)半波高壓放大器，使產(chǎn)生峰值約30－350VP連續(xù)(可調(diào))的正向單極性半波正弦信號，分別送入T1、T2的柵極。另一端加至過零比較器A4，使其產(chǎn)生與正弦信號完全同步，極性對應(yīng)的方波信號，并用此信號去控制開關(guān)管K1、K2的通斷。A5為正半波高壓放大器，其輸出電壓加至T1的柵極，A6為負(fù)半波高壓放大器，也為正向單極性半波正弦，其相位與正半波相差120°，A6的輸出電壓加至柵極。W2為輸出幅度調(diào)整電位器。K1、K2采用帶檢測極的IGBT管，其過流信號送至比較器A2和保護電路完成過流、保護功能。在圖3的基礎(chǔ)上，若將W2設(shè)在內(nèi)部(或設(shè)在外部，做小范圍調(diào)節(jié))進行工藝微調(diào)即成為穩(wěn)壓器。若將W2設(shè)在面板上，做大范圍的調(diào)節(jié)，即成為調(diào)壓器。
圖4為三相正弦功率轉(zhuǎn)換裝置的連接框圖，其電路原理圖同圖1。
本實用新型的工作原理是由精密信號發(fā)生器產(chǎn)生參考信號，經(jīng)放大到足夠幅度的正負(fù)半波信號，首先分別加至功放管T1、T2的控制極作為該極的驅(qū)動信號。此信號經(jīng)比例分壓后同時加至比較器A1的同相輸入端作為參考信號Vref。從振蕩電源輸出端的取樣信號加至比較器的反相輸入端。裝置通電時，各元件處于零狀態(tài)，電容C1兩點即B點的電壓為零，所以從B處取出的取樣電壓為零。隨著參考信號電壓的逐步增高，使比較器正相輸入端的電壓高于反相輸入端的電壓，于是比較器輸出高電平，經(jīng)隔離、驅(qū)動電路使比較跟蹤電源開關(guān)管S1導(dǎo)通，電源經(jīng)L1向電容C1充電，使B點電位升高。這樣反相輸入端的電壓高于同相輸入端的參考信號電壓時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出低電平。同樣經(jīng)隔離、驅(qū)動電路，使開關(guān)管S1關(guān)斷。S1關(guān)斷后，電感L1及電容C1經(jīng)功放管、負(fù)載及續(xù)流二極管D1放電，B點電位下降。隨著電容器的充、放電，在B點形成了一個微帶鋸齒的電壓。在B點取樣電壓下降的同時，參考信號電壓按正弦規(guī)律繼續(xù)上升，當(dāng)其電壓再次高于取樣信號時，比較器再行翻轉(zhuǎn)，S1再次導(dǎo)通，如此往復(fù)循環(huán)，就形成了B點的微帶鋸齒的半波正弦電壓，這種電壓與驅(qū)動信號，輸出功率三者在時間上保持同步，且均受控于參考信號源，使功放管的管耗大大降低，突破了乙類放大電路最大效率78.5％的禁區(qū)(圖2)，從而實現(xiàn)了正波功率轉(zhuǎn)換的功能。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下優(yōu)點1、革除了龐大笨重的工頻變壓器，大量節(jié)省了硅鋼片和銅線，裝置體積小，重量輕。
2、輸出頻率獨立可調(diào)，可按要求實現(xiàn)U／f控制或與電網(wǎng)同步。
3、超凈化，抗干擾能力強，穩(wěn)定性能好。
4、純正弦功率輸出，無失真驅(qū)動和波形合成技術(shù)。
5、所有電力電子器件均工作在開關(guān)狀態(tài)或臨界飽和狀態(tài)，管耗低，效率高。
6、適用范圍廣泛，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置，包括低通濾波器、整流濾波電路、脈寬調(diào)制振蕩器、高頻升壓及整流電路、驅(qū)動電路、取樣電路、保護及指示電路、正弦波發(fā)生器及鎖相電路、半波正弦放大及方波驅(qū)動電路，其特征在于a、比較跟蹤電源開關(guān)管S1的一端與高頻升壓整流電路相連接，另一端與電感線圈L1相連接，電感線圈L1的末端與功放管T1、T2相串連，續(xù)流二極管D1連接在電感線圈L1與開關(guān)管S1的中間置于0位上，高頻升壓整流電路的另一端與脈寬調(diào)制振蕩器相連接，整流濾波器通過低通濾波器與電網(wǎng)相連；b、比較器A1的正向輸入端與取樣電路相連接，負(fù)向輸入端與半波正弦放大及方波驅(qū)動電路相連接，其輸出端與隔離電路、驅(qū)動電路相串連；c、由功放管T1、T2換向開關(guān)管K1、K2組成射隨H橋式輸出電路，其中換向開關(guān)管K1與功放管T1相串連，換向開關(guān)管K2與功放管T2相串連；D、正弦波發(fā)生器及鎖相電路的一端與保護指示電路相連接，另一端與半波正弦放大及方波驅(qū)動電路相連接，方波驅(qū)動電路與射隨H橋式輸出電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于開關(guān)管K2與功放管T1同相位，開關(guān)管K1與功放管T2同相位，T1、K2與T2K1兩組間相位差180°。
專利摘要本實用新型公開了一種開關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置，該裝置在普通電子電路的基礎(chǔ)上設(shè)置了射隨H橋式輸出電路，該電路由功放管T
文檔編號H02M5/44GK2132337SQ92227148
公開日1993年5月5日 申請日期1992年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月15日
發(fā)明者邊文志, 傅合利 申請人:唐山市電視機廠