专利名称：开关型正弦波功率转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关型正弦波功率转换装置，属于电气供电电源领域。特别适用于做工频稳压器、工频调压器、变频稳压器、变频调压器、不间断电源等使用。
随着电子和计算机技术的不断发展，无论是强电领域还是弱电领域，对供电电源的要求越来越高。现有的交、直流电源装置，很难满足飞速发展的电子、计算机等技术的要求，为此中国专利CN1032607A公开了一种“比较－跟踪－放大式变频器”，简称CTA变频器。该变频器可使笼型异步机获得准正弦供电波形，对于电动机调速使用效果良好。但由于CTA变频器故有的线路特征，局限性较大，并且未能解决波形交越失真。其功率输出采用OCL方式，线路使用正负电源供电，需两套比较跟踪自振荡电源，功率电路使用P型和N型两种管，P型高电压大功率管市场货源不足，给实施带来一定的困难。
本实用新型的目的是这为了克服上述现有技术的不足之处，提供一种单极性正电源供电，线路简化，频率独立调整、锁相、C／F控制，采用高频升压递变方式，适用范围广泛的开关型正弦波功率转换装置。
本实用新型的目的是这样实现的本装置包括低频滤波器、整流滤波电路、脉宽调制振荡器、高频升压及整流电路、驱动电路、隔离电路、取样电路、正弦波发生器及锁相电路、半波正弦放大及方波驱动电路，本装置采用高频升压递变方式，比较跟踪电源开关管S1的一端与高频升压整流电路相连，另一端与电感线圈L1相连接，电感线圈L1的另一端与功放管T1、T2相串连，续流二极管D1连接在电感线圈L1与开关管S1的中间，置于O位上。高频升压整流电路的另一端与脉宽调制振荡器相连接，脉宽调制振荡器与整流滤波器相连接，整流滤波器通过低通滤波器与电网相连。本装置比较器A1的正向输入端与取样电路相连接，负向输入端与半波正弦放大电路相连接，其输出端与隔离电路、驱动电路相串连。本装置由功放管T1、T2，换向开关管K1、K2组成射随H桥式输出电路，其中换向开关管K1与功放管T1相串连，换向开关管K2与功放管T2相串联。本装置设置的正弦波发生器及锁相电路的一端与保护指示电路相连接，另一端与半波正弦放大及方波驱动电路相连接，方波驱动电路与桥式输出电路相连接。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到，本实用新型的开关管K2与功放管T1同相位，开关管K1与功放管T2同相位，T1K2与T2K1两组间相位差180°。
图1 为本实用新型的电原理框图。
图2 为本实用新型的波形示意图。
图3 为本实用新型单相交流稳压器的电路原理示意图。
图4 为本实用新型三相正弦功率转换装置框图。
以下结合附图实施例详述本实用新型。
图1市电网供电经低通滤波器进入整流滤波电路，本实用新型 的低通滤波器具有同时抑制从市电网来的高频干扰和装置内开关电源对市电“污染”的双向滤波作用。整流后的未稳直流电压供给脉宽调制振荡器经高频升压整流供给比较跟踪电源开关管S1，开关管S1的一端与高频升压整流电路相连接，另一端与电感线圈L1相连接。比较跟踪振荡电源开关管S1采用ZGBT或VDMOS管。驱动电路与隔离电路相连接，其驱动电路的信号经光耦元件与比较器A1使之即完成了电位的隔离，又受控于比较器A1，比较器A1同相端的取样信号取自B点输出比例分压，反相端参考信号Vref取自正负半波驱动信号(均为正极性)的比例分压。本实用新型的B点即是功放级的供电电压，此电压是微带锯齿的半波正弦电压。本实用新型的功放级采用一种特殊的射极输出形式，功放管T1与换向开关管K1相串连，功放管T2与换向开关管K2相串连，T1K1与T2K2相并联组成射随H桥式输出电路。功放管T1、T1的供电电源为正向单极性微带锯齿半波正弦电压，驱动信号也为正向单极性半波正弦电压，图2VG1、VG2。功放管T1、T2工作于射随状态。换向开关K1、K2使单极性的输出电压在负载上合成正负交变的正弦电压，K2与T1同相位，K1与T2同相位，T1K2与T2K1两组间相位相差180°，经射随H桥式输出电路，使C、D两端输出电压为正弦波电压，经低通滤波器加至负载。
图2中的VG1、VG2分别为加在T1、T2极的信号波形，VG3、VG4分别为加在开关管K1K2的驱动方波，其中VG1与VG4同相位，VG2与VG3同相位，两组相差180°，VCD为合成的正弦电压接至负载。
图3为本实用新型作为单相交流稳压器的实施例电路原理图。图3的上部分与图1相同。图3中由精密信号发生器产生的标准正弦信号，经A3缓冲放大后，一路送入正负半波高压放大器，使产生峰值约30－350VP连续(可调)的正向单极性半波正弦信号，分别送入T1、T2的栅极。另一端加至过零比较器A4，使其产生与正弦信号完全同步，极性对应的方波信号，并用此信号去控制开关管K1、K2的通断。A5为正半波高压放大器，其输出电压加至T1的栅极，A6为负半波高压放大器，也为正向单极性半波正弦，其相位与正半波相差120°，A6的输出电压加至栅极。W2为输出幅度调整电位器。K1、K2采用带检测极的IGBT管，其过流信号送至比较器A2和保护电路完成过流、保护功能。在图3的基础上，若将W2设在内部(或设在外部，做小范围调节)进行工艺微调即成为稳压器。若将W2设在面板上，做大范围的调节，即成为调压器。
图4为三相正弦功率转换装置的连接框图，其电路原理图同图1。
本实用新型的工作原理是由精密信号发生器产生参考信号，经放大到足够幅度的正负半波信号，首先分别加至功放管T1、T2的控制极作为该极的驱动信号。此信号经比例分压后同时加至比较器A1的同相输入端作为参考信号Vref。从振荡电源输出端的取样信号加至比较器的反相输入端。装置通电时，各元件处于零状态，电容C1两点即B点的电压为零，所以从B处取出的取样电压为零。随着参考信号电压的逐步增高，使比较器正相输入端的电压高于反相输入端的电压，于是比较器输出高电平，经隔离、驱动电路使比较跟踪电源开关管S1导通，电源经L1向电容C1充电，使B点电位升高。这样反相输入端的电压高于同相输入端的参考信号电压时，比较器翻转，输出低电平。同样经隔离、驱动电路，使开关管S1关断。S1关断后，电感L1及电容C1经功放管、负载及续流二极管D1放电，B点电位下降。随着电容器的充、放电，在B点形成了一个微带锯齿的电压。在B点取样电压下降的同时，参考信号电压按正弦规律继续上升，当其电压再次高于取样信号时，比较器再行翻转，S1再次导通，如此往复循环，就形成了B点的微带锯齿的半波正弦电压，这种电压与驱动信号，输出功率三者在时间上保持同步，且均受控于参考信号源，使功放管的管耗大大降低，突破了乙类放大电路最大效率78.5％的禁区(图2)，从而实现了正波功率转换的功能。
相比现有技术，本实用新型具有以下优点1、革除了庞大笨重的工频变压器，大量节省了硅钢片和铜线，装置体积小，重量轻。
2、输出频率独立可调，可按要求实现U／f控制或与电网同步。
3、超净化，抗干扰能力强，稳定性能好。
4、纯正弦功率输出，无失真驱动和波形合成技术。
5、所有电力电子器件均工作在开关状态或临界饱和状态，管耗低，效率高。
6、适用范围广泛，结构简单，造价低廉。
权利要求1.一种开关型正弦波功率转换装置，包括低通滤波器、整流滤波电路、脉宽调制振荡器、高频升压及整流电路、驱动电路、取样电路、保护及指示电路、正弦波发生器及锁相电路、半波正弦放大及方波驱动电路，其特征在于a、比较跟踪电源开关管S1的一端与高频升压整流电路相连接，另一端与电感线圈L1相连接，电感线圈L1的末端与功放管T1、T2相串连，续流二极管D1连接在电感线圈L1与开关管S1的中间置于0位上，高频升压整流电路的另一端与脉宽调制振荡器相连接，整流滤波器通过低通滤波器与电网相连；b、比较器A1的正向输入端与取样电路相连接，负向输入端与半波正弦放大及方波驱动电路相连接，其输出端与隔离电路、驱动电路相串连；c、由功放管T1、T2换向开关管K1、K2组成射随H桥式输出电路，其中换向开关管K1与功放管T1相串连，换向开关管K2与功放管T2相串连；D、正弦波发生器及锁相电路的一端与保护指示电路相连接，另一端与半波正弦放大及方波驱动电路相连接，方波驱动电路与射随H桥式输出电路相连接。
2.根据权利要求1所述的开关型正弦波功率转换装置，其特征在于开关管K2与功放管T1同相位，开关管K1与功放管T2同相位，T1、K2与T2K1两组间相位差180°。
专利摘要本实用新型公开了一种开关型正弦波功率转换装置，该装置在普通电子电路的基础上设置了射随H桥式输出电路，该电路由功放管T
文档编号H02M5/44GK2132337SQ92227148
公开日1993年5月5日 申请日期1992年7月15日 优先权日1992年7月15日
发明者边文志, 傅合利 申请人:唐山市电视机厂