補償式交流穩(wěn)壓器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種穩(wěn)壓器技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種補償式交流穩(wěn)壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)在供電高峰期，電網(wǎng)超負(fù)荷運行，供電電壓偏低，而在供電低谷期，供電電壓過高，或者由電網(wǎng)變電設(shè)施的故障或負(fù)荷突然出現(xiàn)大的變化(如大功率設(shè)備啟動等)引起的電壓暫降，這些將影響精密儀器、大型用電設(shè)備等對供電質(zhì)量要求較高的設(shè)備的正常運行。所以，在市電電網(wǎng)與用電設(shè)備之間接入高穩(wěn)壓精度、寬穩(wěn)壓范圍的交流穩(wěn)壓器是非常必要的。交流穩(wěn)壓器的發(fā)展經(jīng)歷了電機型穩(wěn)壓器、變壓器型穩(wěn)壓器，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到電力電子型穩(wěn)壓器。
[0003]請參考圖1，圖1為一已知技術(shù)中的電力電子型穩(wěn)壓器，此電力電子型穩(wěn)壓器通過變壓器T將補償電壓切入到輸入端和輸出端之間，并通過開關(guān)Sbl和Sb2選擇原邊繞組，當(dāng)電壓跌落時，需要正向補償，則導(dǎo)通開關(guān)Sbl，選擇繞組Npl ;當(dāng)電壓突增時，需要反向補償，則導(dǎo)通開關(guān)Sb2，選擇繞組Np2。開關(guān)Sbl和Sbl通常會由IGBT或者SCR等開關(guān)器件構(gòu)成。為了避免開關(guān)Sbl和Sb2在切換過程中出現(xiàn)短路故障，通常會在切換過程中加入死區(qū)時間，但是死區(qū)時間將會導(dǎo)致電路中的電流出現(xiàn)斷續(xù)狀態(tài)，因而通常還需要在開關(guān)兩端連接RC濾波電路，避免開關(guān)硬切換損壞。而且死區(qū)時間也將會導(dǎo)致補償裝置的補償電壓出現(xiàn)斷續(xù)的狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種補償式交流穩(wěn)壓器，其可為負(fù)載提供準(zhǔn)確快速連續(xù)的電壓補償。
[0005]本發(fā)明的補償式交流穩(wěn)壓器，包括輸入端、輸出端和補償裝置，所述補償裝置設(shè)置在所述輸入端和所述輸出端之間，補償所述輸入端的電壓以使所述輸出端的電壓穩(wěn)定，其中所述補償裝置包括:一補償輸入為補償裝置提供輸入電壓；一電壓調(diào)整電路調(diào)節(jié)所述補償輸入至合適的電壓值，以保證所述輸出端的電壓穩(wěn)定；一補償切入電路將所述電壓調(diào)整電路的輸出切入至輸入端和輸出端之間，所述補償切入電路更包括一選擇電路和一變壓器，所述變壓器的包括第一和第二原邊繞組以及一個副邊繞組，所述副邊繞組串聯(lián)于所述輸入端和所述輸出端之間，所述選擇電路根據(jù)所述電壓調(diào)整電路的輸出電流設(shè)置選擇電路中開關(guān)的開通或關(guān)斷時序，減小補償切入電路的死區(qū)時間。
[0006]本發(fā)明一具體實施例中，所述變壓器包括第一原邊繞組和第二原邊繞組，第一原邊繞組的同名端和副邊繞組的同名端相同，所述第二原邊繞組的同名端和副邊繞組的同名端相反。
[0007]本發(fā)明一具體實施例中，所述選擇電路包括兩個開關(guān)橋臂，所述兩個開關(guān)橋臂的第一端子分別連接在所述第一原邊繞組的兩端，所述兩個開關(guān)橋臂的第二端子分別連接在所述第二原邊繞組的兩端。
[0008]本發(fā)明一具體實施例中，所述電壓調(diào)整電路的兩個輸出端分別連接在所述兩個開關(guān)橋臂的橋臂中點。
[0009]本發(fā)明一具體實施例中，所述選擇電路更包括一驅(qū)動控制電路，所述驅(qū)動控制電路檢測所述輸入端電壓和所述輸出端電壓，當(dāng)所述輸出電壓的電壓幅值小于參考值時，選擇電路選擇第一原邊繞組，當(dāng)所述輸出電壓的電壓幅值大于參考值時，選擇電路選擇第二原邊繞組。
[0010]本發(fā)明一具體實施例中，所述驅(qū)動控制電路還檢測所述電壓調(diào)節(jié)電路的輸出電流方向，并根據(jù)檢測到的所述電壓調(diào)節(jié)電路的輸出電流方向設(shè)置選擇電路中開關(guān)導(dǎo)通時序:所述電壓調(diào)節(jié)電路的輸出電流方向為正且選擇第一原邊繞組時，所述驅(qū)動控制電路按照第一時序控制選擇電路中的開關(guān)，首先關(guān)斷第二開關(guān)，然后開通第一開關(guān)，再關(guān)斷第四開關(guān)，最后開通第三開關(guān)；所述電壓調(diào)節(jié)電路的輸出電流方向為正且選擇第二原邊繞組時，所述驅(qū)動控制電路按照第二時序控制選擇電路中的開關(guān)，首先關(guān)斷第四開關(guān)，然后開通第三開關(guān)，再關(guān)斷第二開關(guān)，最后開通第一開關(guān)；所述電壓調(diào)節(jié)電路的輸出電流方向為負(fù)且選擇第一原邊繞組時，所述驅(qū)動控制電路按照第三時序控制選擇電路中的開關(guān)，首先關(guān)斷第一開關(guān)，然后開通第二開關(guān)，再關(guān)斷第三開關(guān)，最后開通第四開關(guān)；所述電壓調(diào)節(jié)電路的輸出電流方向為負(fù)且選擇第二原邊繞組時，所述驅(qū)動控制電路按照第四時序控制選擇電路中的開關(guān)，首先關(guān)斷第三開關(guān)，然后開通第四開關(guān)，再關(guān)斷第一開關(guān)，最后開通第二開關(guān)。
[0011]本發(fā)明一優(yōu)選實施例，調(diào)壓電路為一交流降壓電路，其根據(jù)負(fù)載端電壓與參考值之間的差值，調(diào)節(jié)調(diào)整電壓的幅值。
[0012]本發(fā)明一優(yōu)選實施例，調(diào)壓電路的輸入電壓為電源端的輸出電壓。
[0013]本發(fā)明另一優(yōu)選實施例，調(diào)壓電路的輸入電壓為輸入端的電源輸入。
[0014]本發(fā)明的變壓器能夠為負(fù)載提供連續(xù)的無死區(qū)時間的電壓補償，具有簡單易實現(xiàn)的有益效果。同時，所述的開關(guān)選擇電路可以通過標(biāo)準(zhǔn)的IGBT半橋模塊構(gòu)成，而且由于本發(fā)明的開關(guān)控制策略是基于電路中的開關(guān)電流實現(xiàn)的，開關(guān)驅(qū)動更加穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0015]圖1為已知技術(shù)中一實施例框圖。
[0016]圖2為本發(fā)明一實施例的功能方塊示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明繞組選擇方法流程圖。
[0018]圖4為本發(fā)明選擇電路的開關(guān)控制方法的流程圖。
[0019]圖5為本發(fā)明選擇電路的開關(guān)時序I的開關(guān)時序圖。
[0020]圖6為本發(fā)明選擇電路的開關(guān)時序2的開關(guān)時序圖。
[0021]圖7為本發(fā)明選擇電路的開關(guān)時序3的開關(guān)時序圖。
[0022]圖8為本發(fā)明選擇電路的開關(guān)時序4的開關(guān)時序圖。
[0023]圖9為本發(fā)明另一具體實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]本發(fā)明實施例提出一種補償型交流穩(wěn)壓器。所述補償型交流穩(wěn)壓器可為負(fù)載提供連續(xù)準(zhǔn)確的電壓補償。其中，補償裝置的切換電路能夠在輸入端電壓跌落時，提供正向補償，在輸入端電壓突增時，提供反向補償，且在正向補償和反向補償相互切換時，切換電路不存在死區(qū)時間，切換電路中的開關(guān)也不需要增加緩沖電路，設(shè)計簡單。為了使本揭露之內(nèi)容可以被更容易明了，以下特舉實施例作為本揭露確實能夠據(jù)以實施的范例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標(biāo)號的組件/構(gòu)件/步驟，系代表相同或類似部件。
[0025]請參照圖2，補償式交流穩(wěn)壓器包括，輸入端21、輸出端22以及補償裝置23，所述補償裝置23設(shè)置在所述輸入端21和所述輸出端22之間，為所述輸出端22的電壓Vout提供電壓補償，以使其穩(wěn)定，不會跟隨輸入端21的電壓Vin發(fā)生電壓跌落或者突增。所述補償裝置23包括一電壓調(diào)整電路231、一補償切入電路232，所述電壓調(diào)整電路231接收一補償輸入Vbin并將其調(diào)節(jié)至補償輸出Vbo。所述補償切入電路232接收電壓調(diào)整電路231輸出的補償輸出Vbo，并將其投切至所述輸入端21和所述輸出端22之間。
[0026]本實施例中，補償切入電路232包括選擇電路2331和變壓器T以及一開關(guān)控制驅(qū)動電路，所述變壓器T包括兩個原邊繞組Np I和Np2以及一個副邊繞組Ns，所述副邊繞組Ns串聯(lián)在所述輸入端21的端子210和所述輸出端22的端子220之間，也可以是端子211和端子221之間，本發(fā)明并不以此為限。原邊繞組Npl為輸出端電壓Vout提供與輸入電壓Vin同向的電壓補償，也即原邊繞組Npl為升壓繞組原邊繞組Np2提供反向的電壓補償，也即原邊繞組Np2為降壓繞組，于是當(dāng)輸入電壓Vin跌落時，選擇電路2331選擇原邊繞組Npl，當(dāng)輸入電壓Vin突增時，選擇電路2331選擇原邊繞組Np2。
[0027]本實施例中的選擇電路包括兩個開關(guān)橋臂，分別是Q5和Q6串聯(lián)組成的第一橋臂以及Q7和Q8串聯(lián)組成的第二橋臂，第一橋臂和第二橋臂的第一端子A、B和繞組Np2兩端連接，第一橋臂和第二橋臂的第二端子C、D和繞組Npl兩端連接，第一橋臂和第二橋臂的中點分別連接電壓調(diào)整電路的輸出。
[0028]本實施例中的補償裝置還包括一開關(guān)控制驅(qū)動電路2332，為開關(guān)Q5-Q8提供驅(qū)動信號S5-S8。所述控制驅(qū)動電路2332中實現(xiàn)這樣一種控制方法，請參考圖3，所述控制方法，首先執(zhí)行步驟301檢測輸出端電壓Vout，然后步驟302判斷所述輸出端電壓Vout是否大于參考電壓Vref，如果是，則選擇選擇降壓繞組Np2，否則選擇升壓繞組Npl。
[0029]請再參考圖4，所述控制方法會根據(jù)選擇電路輸入端的電流的方向選擇開關(guān)的開通和關(guān)斷的時序。該控制方法，在選擇電路切換變壓器原邊繞組，首先關(guān)斷能夠被軟關(guān)斷開關(guān)，然后開通同橋臂的另一個開關(guān)，再關(guān)斷另一個橋臂中的開關(guān)，最后開通另一個橋臂的另一個開關(guān)。
[0030]執(zhí)行步驟403后，若檢測到電流Ib的方向如圖2中箭頭24，則執(zhí)行407開關(guān)時序I，否則執(zhí)行408開關(guān)時序2。
[0031]執(zhí)行步驟404后，若檢測到電流Ib的方向與如圖2中箭