专利名称：新型无触点交流电源稳压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及交流电源稳压器，具体涉及运用功率开关元器件通过PWM高频斩波方式来对交流电源进行高精度稳压的新型无触点交流电源稳压器。
背景技术：
由于我国交流电网的建设和发展不平衡，用电设备配置不合理等原因，致使供电质量受到了严重影响，表现为经常过欠压、瞬时跌落、浪涌及尖峰干扰较多，在一些偏远地区尤其严重。而随着科技和经济的发展，信息技术和微电子技术的应用，大量用电设备对供电质量的要求越来越高，因而，电力稳压器已成为许多电子设备如计算机、通信设备、广电发射设备、医疗设备和机电设备如数控机床等不可缺少的供电装置。
目前市场上的电源稳压器大多有以下几种方式通过多组继电器来调节的传统调压器，伺服电机控制的调压器，可饱和电抗器方式的调压器，可串联调压器，可并联式串接PWM电压调整器，利用可控硅与电感、电容组成的正弦能量分配器，利用双向可控硅(固态继电器)、环型变压器组成的功率调整矩阵，用高频链方式实现的高频交流稳压电源等交流电源稳压器，这些电源稳压器大多体积较为笨重、噪音大、操作比较复杂、稳压反应时间较长、在调压时可能引起电源瞬间中断、稳压精度低、部分产品波型失真比较严重或工作电路复杂、易产生故障等，不适宜大批量生产。
发明内容
为了克服现有交流电源稳压器的缺陷，确保交流电源稳压器既能稳定可靠的工作，又具有体积小、重量轻、调压速度比较快等特点，本发明提供一种新型无触点交流电源稳压器，利用对输入交流电源进行高频斩波，再用补偿变压器进行补偿，电路比较简单，快速地适应电源变化，稳压精度高，体积小，重量轻，运行无噪音。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该稳压器主要由滤波器、斩波器、补偿变压器连接组成，电感器连接电容组成滤波器，脉宽调制器通过电阻连接功率管组成斩波器；未经稳压过的交流电源首先经过高次谐波滤波器，滤波后的市电再经过斩波器进行高频斩波，斩波后的电源通过高频滤波器滤除高次谐波，通过补偿变压器与滤除高次谐波后电压叠加输出经稳压调整过的交流电源。
该稳压器的具体电路为电感器L1连接电容C1组成高次谐波滤波器，脉宽调制器PWM通过电阻R1、R2连接功率管Q1、Q2组成高频斩波器，电感L2连接电容C2组成高频滤波器，交流电输入端L、N分别连接电感器L1和电容C1，脉宽调制器PWM分别通过电阻R1、R2连接功率管Q1、Q2，功率管Q1连接高次谐波滤波器的V0点和Q2功率管，Q2功率管连接电感器L2，电容C2连接T1补偿变压器，T1补偿变压器上连接稳压调整后的交流电源输出端口Nout和V2；其中，压敏电阻YZ并联连接在高次谐波滤波器上。
本发明的新型无触点交流电源稳压器中，如果需要市电经行隔离输出的，未经稳压过的交流电源首先经过高次谐波滤波器，经滤波后的市电然后经过斩波器进行高频斩波，斩波后的电源经隔离变压器输出，并由高次谐波滤波器滤波后通过接线端子输出稳压调整过的交流电源；具体为电感L1连接电容C1组成高次谐波的滤波器，脉宽调制器PWM通过电阻R1、电阻R2连接功率管Q1、功率管Q2组成斩波器，电感L2连接电容C2组成高频滤波器，未经稳压过的交流电源输入端口L、N连接电感器L1和电容C1，脉宽调制器PWM分别通过电阻R1、R2连接功率管Q1、Q2，功率管Q1连接高次谐波器和Q2，Q2功率管连接隔离变压器，隔离变压器上连接电感器L2和电容C2，输出接线端子Lout、Nout连接在电容C2上输出经稳压调整过的交流电源。
本发明的有益效果是，该稳压器的电路采用PWM的串联补偿稳压方式，通过PWM高频斩波，用较小体积的补偿变压器来对较大功率的变压器进行稳压，具有电路简明、体积小、重量轻、稳压精度高、运行无噪声、稳压调整时间较短等特点，极大地降低了生产成本，是理想的交流电源稳压器替代产品。
图1为本发明的电路原理框图。
图2为图1的电路图。
图3为本发明的电路原理框图之二。
图4为图3的电路图。
图5为V0点波形。
图6为PWM脉冲波形。
图7为高频斩波后的波形。
图8为高频滤波后的波形。
图中1.高次谐波滤波器，2.高频斩波器，3.高频滤波器，4.补偿变压器，5.隔离变压器。
具体实施例方式
如图1所示，该稳压器主要由滤波器1、3、斩波器2、补偿变压器4连接组成，电感器连接电容组成滤波器1、3，脉宽调制器通过电阻连接功率管组成高频斩波器2，未经稳压过的交流电源首先经过高次谐波滤波器1，经滤波后的市电再经过斩波器2进行高频斩波，斩波后的电源通过高频滤波器3滤除高次谐波，最后通过补偿变压器4输出经稳压调整过的交流电源。
该稳压器的具体电路如图2所示，电感器L1连接电容C1组成高次谐波滤波器1，脉宽调制器PWM通过电阻R1、R2连接功率管Q1、Q2组成高频斩波器2，电感L2连接电容C2组成高频滤波器3，交流电输入端L、N分别连接电感器L1和电容C1，脉宽调制器PWM分别通过电阻R1、R2连接功率管Q1、Q2，功率管Q1连接高次谐波滤波器的V0点和Q2功率管，Q2功率管连接功率管Q1和电感器L2，电容C2连接T1补偿变压器，T1补偿变压器上连接稳压调整后的交流电源输出端口Nout和V2；其中，压敏电阻YZ并联连接在高次谐波滤波器上。
本发明的新型无触点交流电源稳压器中，L、N是未经稳压过的交流电输入端口，Nout、V2为稳压调整后的交流电源输出端口，电感L1、电容C1组成了滤除高次谐波的滤波器，压敏电阻YZ用以吸收电网中的浪涌电压，经滤波后的市电输入V0点波形如图5所示，经过微处理器计算调整过的PWM脉冲如图6所示，隔离后的PWM脉冲经电阻R1、电阻R2驱动功率管Q1、功率管Q2用来对输入交流电源进行高频斩波，斩波后的波形如图7所示，斩波后电源经由电感L2、电容C2组成的高频滤波器滤除被高频斩波后的高次谐波，波形如图8所示；补偿变压器T1为高导磁率的环型铁芯制作的环型变压器，它具有体积小、重量轻、效率高的特点，用来产生与输入电源同相位的正弦波。
本发明利用高频斩波来实现对交流电源的稳压，假设市电输入电压为V0，设计稳压范围为±15％，则T1的设计参数为输入电压＝220X(1-15％)＝187V，输出电压＝220X15％＝33V；假设PWM的占空比为δ，则V2的电压为V0*δ，V3的电压为V2+33＝V0*δ+33；当V0为187V时，δ＝1，可以满足输出电压V3＝V0*δ+33＝187*1+33＝220V；当V0为253V时，δ＝0.739，可以满足输出电压V3＝V0*δ+33＝253*0.739+33＝219.96V；可见本发明完全能满足稳压需求，并且，如果选用10BIT以上的PWM发生器，则调压精度可以达到1/1024＝0.1％，此精度是目前任何一种其他原理稳压器所绝对不可能达到的。
本发明的新型无触点交流电源稳压器中，如果需要市电经行隔离输出的，如图3、4所示，未经稳压过的交流电首先经过高次谐波滤波器1，经滤波后的市电然后经过斩波器2进行高频斩波，斩波后的电源经隔离变压器5输出，并通过滤波器3滤波后通过接线端子输出稳压调整过的交流电源；电感L1、电容C1连接组成滤除高次谐波的滤波器1，脉宽调制器PWM通过电阻R1、电阻R2连接功率管Q1、功率管Q2组成斩波器2，变压器T1为隔离变压器5，电感L2、电容C2连接组成高次谐波滤波器3，未经稳压过的交流电源输入端口L、N连接电感器L1和电容C1，脉宽调制器PWM分别通过电阻R1、R2连接功率管Q1、Q2，功率管Q1连接高次谐波器和Q2，Q2功率管连接隔离变压器，隔离变压器上连接电感器L2和电容C2，输出接线端子Lout、Nout连接在电容C2上输出经稳压调整过的交流电源。
权利要求
1.新型无触点交流电源稳压器，其特征在于该稳压器主要由滤波器(1、3)、高频斩波器(2)、补偿变压器(4)连接组成，电感器连接电容组成滤波器(1、3)，脉宽调制器通过电阻连接功率管组成高频斩波器(2)，变压器T1为补偿变压器(4)未经稳压过的交流电源接线端子连接滤波器(1)，滤波器(1)上连接斩波器(2)，斩波器(2)连接滤波器(3)，补偿变压器(4)连接滤波器(3)，补偿变压器(4)上输出端口输出经稳压调整过的交流电源。
2.根据权利要求1所述的新型无触点交流电源稳压器，其特征在于该稳压器的具体电路为电感器L1连接电容C1组成高次谐波滤波器(1)，脉宽调制器PWM通过电阻R1、R2连接功率管Q1、Q2组成高频斩波器(2)，电感L2连接电容C2组成高频滤波器(3)，交流电输入端L、N分别连接电感器L1和电容C1，脉宽调制器PWM分别通过电阻R1、R2连接功率管Q1、Q2，功率管Q1连接高次谐波滤波器的V0点和Q2功率管，Q2功率管连接电感器L2，电容C2连接T1补偿变压器，T1补偿变压器上连接稳压调整后的交流电源输出端口Nout和V2。
3.根据权利要求1或2所述的新型无触点交流电源稳压器，其特征在于其中，在高次谐波滤波器(1)上并联连接压敏电阻YZ。
4.根据权利要求1所述的新型无触点交流电源稳压器，其特征在于该稳压器主要由滤波器(1、3)、斩波器(2)、隔离变压器(5)连接组成，电感器连接电容组成滤波器(1、3)，脉宽调制器通过电阻连接功率管组成高频斩波器(2)，变压器T1为隔离变压器(5)；未经稳压过的交流电接线端子连接滤波器(1)，滤波器(1)连接斩波器(2)，斩波器(2)连接隔离变压器(5)，隔离变压器(5)连接滤波器(3)，滤波器(3)上的接线端子输出经稳压调整过的交流电源。
5.根据权利要求4所述的新型无触点交流电源稳压器，其特征在于L、N是未经稳压过的交流电输入端口，Lout、Nout为稳压调整后的交流电源输出端口，电感L1、电容C1连接组成滤除高次谐波的滤波器(1)，脉宽调制器PWM通过电阻R1、电阻R2连接功率管Q1、功率管Q2组成斩波器(2)，变压器T1为隔离变压器(5)，电感L2、电容C2连接组成滤除高次谐波的滤波器(3)，未经稳压过的交流电源输入端口L、N连接电感器L1和电容C1，脉宽调制器PWM分别通过电阻R1、R2连接功率管Q1、Q2，功率管Q1连接高次谐波器(3)和Q2，Q2功率管连接隔离变压器(5)，隔离变压器(5)上连接电感器L2和电容C2，输出接线端子Lout、Nout连接在电容C2上输出经稳压调整过的交流电源。
全文摘要
本发明公开了新型无触点交流电源稳压器，该稳压器主要由滤波器(1、3)、斩波器(2)、补偿变压器(4)连接组成，电感器连接电容组成滤波器(1、3)，脉宽调制器通过电阻连接功率管组成高频斩波器(2)；未经稳压过的交流电源经过高次谐波滤波器(1)，经滤波后的市电再经过斩波器(2)进行高频斩波，斩波后的电源通过高频滤波器(3)滤除高次谐波，最后通过补偿变压器(4)输出经稳压调整过的交流电源。本发明电路采用PWM的串联补偿稳压方式，通过PWM高频斩波，用较小体积的补偿变压器来对较大功率的变压器进行稳压，具有电路简明、体积小、重量轻、稳压精度高、运行无噪声、稳压调整时间较短等特点。
文档编号G05F1/10GK1928765SQ20061004095
公开日2007年3月14日 申请日期2006年8月11日 优先权日2006年8月11日
发明者张强胜 申请人:张强胜