高正弦度三相交流斩波调压器的制作方法

文档序号:7339711
专利名称:高正弦度三相交流斩波调压器的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种调压器。
传统的电磁性调压装置显得笨重,单位体积传递功率小。移相控制的晶闸管调压装置对电网的无功冲击和谐波污染较严重。
本实用新型的目的就是要提供一种电路简单、操作方便、对电网的无功冲击和谐波污染小,效率高的高正弦度三相交流斩波调压器。
本实用新型的技术方案是这样实现的由主电路和控制电路组成的一种高正弦度三相交流斩波调压器,其特点是所述的主电路包括含有封装在模块内反并联二极管D1、D2、D3的功率开关S1、S2、S3,续流桥Da、Db、Dc、D′a、D′b、D′c,含有封装在模块内反并联二极管D4的续流开关S4;所述的控制电路包括主控制电路和续流控制电路;所述的主控制电路包括按下述顺序串联的用于软启动调节的电压调节单元1,用于产生一组高频同步脉冲序列的脉冲信号产生器2,用于通过一组高频同步脉冲序列裂变出三个同步脉冲序列的分相单元4,用于将三个同步脉冲序列隔离控制开关S1、S2、S3门极的开关隔离驱动单元5;所述的续流控制电路包括用于将脉冲信号产生器2发出的一组脉冲延时反相的逻辑电路3,用于将已延时反相后的一组脉冲隔离控制续流开关S4门极的续流隔离驱动单元6。
由于本实用新型能提供高正弦度包络的电压、电流供电,向电网吸取的电流也具有高正弦度包络特征,故对电网的无功冲击和谐波污染小;由于本实用新型是用较简单的方式实现软启动限流和调压的自动切换,具有傻瓜式操作功能,故电路简单,操作方便。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。


图1是本实用新型的电路方框图。
图2是软启动电压调节单元控制脉冲信号产生器的电路图。
当三相市电接图1的R、S、T端时,脉冲信号产生器2产生一组高频同步脉冲序列,经分相单元4裂变出三个同步脉冲序列,经开关隔离驱动单元5,控制开关S1、S2、S3的门极,但开关的开通与否还同时取决于R、S、T端是否处于相对高的电平。例如电网线电压VRS为正半周,存在开关S1反复通断,而开关S2为断态的逻辑搭配关系;这样,脉冲电流由R端出发,通过开关S1流过三角形对称接法的uv绕组,再经反并联二极管D2返回S端,可在负载uv端得到正半周包络为正弦的电压波形,当开关频率高于音频时,无音频噪音。线电压VRS为负半周时,电流流向应为由S端出发,经开关S2、绕组vu、二极管D1回R端,负载uv端得到负半周包络为正弦的电压波形。另两线电压VST、VTR的情况可类推。另外脉冲信号产生器2发出的一组脉冲通过逻辑电路3延时反相,在开关S1、S2、S3处于断态时,经续流隔离驱动单元6开通续流开关S4,使电机绕组上的能量经续流桥释放;其续流通路为任意一相电机绕组上负载电流通过二极管Da-D′c桥中的一对整流后,经续流开关S4再回到绕组的另一端,此过程在开关S1、S2、S3中任一开关开通前结束。改变脉冲信号产生器2发出的脉冲序列的占空比或频率均可改变调压器输出电压的大小。
本实用新型的软启动电压调节单元1控制脉冲信号产生器2的情况可由附图2加以说明,其中脉冲信号发生器2由555芯片构成,软启动电压调节单元1由充电回路二极管Dch、放电回路二极管Dre、电阻R、电容C、电位器W1(被动点分割为RW1、RW2)构成。调节W1相当于改变送进555芯片的三角波的充放电时间常数,从而改变脉冲信号的占空比,达到调压的目的。软启动电压调节单元1的辅助电路由插入放电回路的场效应管T及其并联电阻RT和接场效应管门极的启动控制单元8所组成。当电位器W1置于某值,相当于设定一个期望电压稳态运行值。电源给电瞬间,场效应管T处于断态,放电时间常数为(RT+RW2)C,决定了脉冲序列的初始频率和脉宽,是较低的下限频率和下限脉宽,使调压器的初始电压处于较小值(例如对应1/2额定电压或更小)。通电O+时刻,启动控制单元8使场效应管T的门源电压从设定的阀值电压直接进入开通后的可变电阻区,因此场效应管T跨越了门源电压4V左右的死区,使漏源电压VT从并联电阻RT上的初始电压VRT(与场效应管T的漏源电压VT相等)逐步降至T管的饱和压降,也即T管的通态电阻最小值(远远小于RT),相当于将并联电阻RT切除。由于在此过程中,启动控制单元8向T管提供了由小到大的门源电压,使放电回路的时间常数由(RT+RW2)C逐步变成RW2-C,从而可以从555芯片的输出端得到频率由低至高,脉宽由小到大的控制脉冲序列,使调压器可完成从低限电压设定值至高限电压设定值的调压软启动过程,避免了高压直接启动的电流冲击。启动过程完成后,电位器W1可作为调压旋钮完成手动调压过程,将调压器置于所需要的稳态工作电压。
按上述电路构成的调压器在5.5KW泵的重载实验中效果良好。理论与实验证明,该调压器与电磁调压器相比,减少重量体积不止10倍,与晶闸管调压器或软启动器相比,不构成对电网的谐波污染。用于风机、泵类节电调速时,比同容量变频器节约制造成本四分之一;还因是交流变交流的直接变换,去掉了低寿的大电解滤波电容,可靠性和寿命均高于变频器;由于功率器件数少于变频器,且送进电机的是包络正弦波,减少了功率器件总的静、动态损耗和电机的损耗,这就抵偿了调压调速滑差损耗的部分,可视该型斩波调压调速系统与变频调速系统的总损耗持平。
权利要求1.一种高正弦度三相交流斩波调压器,包括主电路和控制电路,其特征在于所述的主电路包括含有封装在模块内反并联二极管(D1、D2、D3)的功率开关(S1、S2、S3),续流桥(Da、Db、Dc、D′a、D′b、D′c),含有封装在模块内反并联二极管(D4)的续流开关(S4);所述的控制电路包括主控制电路和续流控制电路;所述的主控制电路包括按下述顺序串联的用于软启动调节的电压调节单元(1),用于产生一组高频同步脉冲序列的脉冲信号产生器(2),用于通过一组高频同步脉冲序列裂变出三个同步脉冲序列的分相单元(4),用于将三个同步脉冲序列隔离控制开关(S1、S2、S3)门极的开关隔离驱动单元(5);所述的续流控制电路包括用于将脉冲信号产生器(2)发出的一组脉冲延时反相的逻辑电路(3),用于将已延时反相后的一组脉冲隔离控制续流开关(S4)门极的续流隔离驱动单元(6)。
2.根据权利要求1所述的一种高正弦度三相交流斩波调压器,其特征在于所述的脉冲信号产生器(2)由555芯片构成,用于产生一组高频同步脉冲序列。
3.根据权利要求2所述的一种高正弦度三相交流斩波调压器,其特征在于所述的软启动电压调节单元(1)是在基本电路中插入了辅助电路,所述的基本电路包括充电回路二极管(Dch),放电回路二极管(Dre),电阻(R),电容(C),被动点分割为电阻(Rw1)与电阻(Rw2)的电位器(W1);所述辅助电路包括插入放电回路的场效应管(T),并联电阻(RT),接场效管门极的启动控制单元(8)。
专利摘要一种高正弦度三相交流斩波调压器,由三个功率开关、一个续流开关和一个续流桥构成主电路。由脉冲信号产生器提供三个功率开关的控制脉冲,并通过逻辑反相后,提供续流开关的控制脉冲,调整软启动电压调节单元的电位器可以输出电压稳态值。该输出电压和吸取电网的电流均是具有正弦包络的高频脉冲序列;本实用新型对电网的无功冲击和谐波污染小,效率高;用于替代电磁调压器、晶闸管调压器、Y/Δ起动器等,也可用于风机、泵类的节电调速。
文档编号H02M5/02GK2434821SQ00221159
公开日2001年6月13日 申请日期2000年7月26日 优先权日2000年7月26日
发明者许海斌, 周谦之 申请人:华东冶金学院, 马鞍山市华宝电气公司
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