专利名称：一种交流斩波电子调压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流调压器，尤其是一种可以应用于感性负载的新型交流斩波电子调压器。
背景技术：
目前，我国某些地区电网供电质量较差，电网电压波动范围较大。电网电压波动对敏感性负载，如计算机、通信设备等影响很大，有可能导致这些系统有效数据丢失、通信中断等严重后果。因此，调节电网电压对敏感性负载的正常运行是很重要的。目前，工频交流调压器在工业加热、照明控制、感应电机的软启动、风机和水泵的速度控制等方面得到了广泛应用，大多数采用的是传统的相控式交流调压器，采用的开关器件为晶闸管。它们的优点是控制电路简单、功率容量大，缺点是当控制角增大时，功率因数减小，电流中谐波的幅值相对大，滤波器体积大。PWM型斩波调压由于其电压连续可调，体积小，重量轻，在中小功率场合逐渐普及。 现有的PWM型斩波调压技术虽然结构简单，控制，但互补控制的方法在应用于感性负载时会产生过高的电压而使高频功率开关损坏。由于在开关器件的开通和关断过程中，斩波开关和续流开关互补控制的交流调压器换流过程中会出现电源短路，产生瞬时电流冲击，通常需设置换相死区时间。但这又可能造成换相死区时间内两个开关都不导通，使负载开路， 在有电感存在的情况下，会产生瞬时电压冲击。通常的解决方案都需要加入而外的续流回路或提高器件的容量，这些都极大地增大了调压器的成本。
实用新型内容本实用新型为避免换相期间两种共态运行所造成的瞬时电流或电压冲击，提供一种电压连续可调，输出精度高，成本较低，在阻性及感性负载条件下都可以稳定可靠运行的交流电子调压器。本实用新型采用有电压、电流相位检测的非互补控制方式，使得在不增加开关器件的情况下仍能保证在感性负载情况下正常续流。为此，本实用新型采用如下的技术方案一种交流斩波电子调压器，适用于阻性及感性负载供电线路，包括供电线路电压和电流检测电路和控制器，还包括供电线路电压同步信号采样电路和电流同步信号采样电路、逻辑控制电路以及四个高频IGBT交流开关；四个交流开关中，有两个并联在交流供电线路上，有两个串联在交流供电线路上；控制器输出的PWM调制信号、供电线路电压同步信号采样电路和电流同步信号采样电路各自的采样信号经由逻辑控制电路的选择后控制各个高频IGBT交流开关。作为优选实施方式，所述的调压器还包括按键，控制器通过按键接收手动调节PWM 调制信号占空比的输入信号。本实用新型解决了交流斩波调压技术，特别是在感性负载条件下的调压精度问题、可靠性问题、续流开关损耗大，高成本问题等。可广泛应用于中小功率的交流调压领域，如电动机调速、风机、泵机、高压静电除尘装置以及调光电路中。
图1本实用新型的工作原理示意图。图2本实用新型的交流斩波电子调压器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做详细说明。图1为本实用新型的调压器原理示意图，S1、S2、S3、S4为高频IGBT交流开关。Si、 S4为工作组1，进行正向电流的斩波和续流；S2、S3为工作组2，进行负向电流的斩波和续流。控制器1(产生1(1、1(2、1(3、1(4作为31、52、53、54的驱动信号。电压同步信号采样电路 U、电流同步信号采样电路I的输出为与连接处信号同相位的方波。电流同步信号采样电路 I的输出为1时，工作组1工作，K2、K3为常关信号。在工作组1工作时，若电压同步信号采样电路U的输出为1，则Kl为高频PWM信号PWM1，K4为常开信号；若电压同步信号采样电路 U的输出为0，则Kl为常开信号，K4为高频PWM信号PWM4，其中dPWM1+dP_= 1。电流同步信号采样电路I的输出为0时，工作组2工作，K1、K4为常关信号。在工作组1工作时，若电压同步信号采样电路U的输出为0，则Κ2为高频PWM信号PWM2，Κ3为常开信号；若电压同步信号采样电路U的输出为1，则Κ2为常开信号，Κ3为高频PWM信号PWM3，其中dPWM2+dPWM3 =1。参见图2，本实用新型的调压器采用的控制器芯片MCU为单片机PIC16F877。电压电流采样电路采集当前时刻电压电流值，MCU对采样值进行A/D转换并驱动LCD液晶显示模块显示，从而方便观察和操作。当操作按键B1，B2时，MCU根据接收的信号来改变PWM信号脉宽值来改变输出电压值大小。MCU输出的PWM信号与电压同步信号采样电路输出信号 U与电流同步信号采样电路输出信号I通过逻辑控制电路(由两片数据选择器74LS153构成，图中未画出)实现上述算法所提出的四路控制信号。
权利要求1.一种交流斩波电子调压器，适用于阻性及感性负载供电线路，包括供电线路电压和电流检测电路和控制器，其特征在于，还包括供电线路电压同步信号采样电路和电流同步信号采样电路、逻辑控制电路以及四个高频IGBT交流开关；四个交流开关中，有两个并联在交流供电线路上，有两个串联在交流供电线路上；控制器输出的PWM调制信号、供电线路电压同步信号采样电路和电流同步信号采样电路各自的采样信号经由逻辑控制电路的选择后控制各个高频IGBT交流开关。
2.根据权利要求1所述的交流斩波电子调压器，其特征在于，所述的调压器还包括按键，控制器通过按键接收手动调节PWM调制信号占空比的输入信号。
专利摘要本实用新型属于电网电压控制技术领域，涉及一种交流斩波电子调压器，适用于阻性及感性负载供电线路，包括供电线路电压和电流检测电路和控制器，还包括供电线路电压同步信号采样电路和电流同步信号采样电路、逻辑控制电路以及四个高频IGBT交流开关；四个交流开关中，有两个并联在交流供电线路上，有两个串联在交流供电线路上；控制器输出的PWM调制信号、供电线路电压同步信号采样电路和电流同步信号采样电路各自的采样信号经由逻辑控制电路的选择后控制各个高频IGBT交流开关。本实用新型的交流电子调压器，具有电压连续可调，输出精度高，成本较低，在阻性及感性负载条件下都可以稳定可靠运行的特点。
文档编号H02J3/12GK202103424SQ201120229189
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者冀石勇, 吴爱国, 尚羽佳 申请人:天津大学