一种采用igbt控制的模块化交流调压稳压装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置。
【背景技术】
[0002]目前，在国际电源领域，随着对电源体积要求的日益减小，即对电源功率密度要求的加大，电源的模块化热插拔技术已经成为电源生产与研发工作者必须面对解决的技术问题，模块化热插拔技术在直流高频开关电源领域及UPS电源领域已经得到了普遍的应用。但是，在交流稳压电源行业，一直以来却无法实现模块化热插拔技术，究其原因是:
目前现有的交流调压稳压电源的控制技术分别为:1.采用伺服电机转动带动碳刷运动切换变压器绕组抽头实现调压的稳压电源，虽然输出电压是无级调节的，但由于电机和碳刷的存在，使其存在着调节速度缓慢、寿命短、易卡壳、体积重量大等缺点，由于补偿调压器件体积庞大笨重，而无法实现模块化热插拔技术；2.采用可控硅作为电子开关来调节变压器绕组抽头位置的稳压电源，虽然克服了前一种稳压电源的缺点，但因调节是有级的，由于补偿变压器数量多，变压器抽头过多，同样也给模块化热插拔技术的实现带了不可操作的难题；3.利用铁磁谐振实现稳压的设备，存在着噪音大、发热高、体积重量大等缺点而更无模块化可言；4.本发明人于2004年提交的申请号为:03130647.0发明名称为“纯电子无级调节交流调压稳压装置”从根本上解决了传统交流调压稳压电源的技术不足，提出了一种纯电子的、无级调节的、控制简单、体积小、重量轻、成本低、适用于各种不同功率的实用性强的高精度调压、稳压装置，但同样没有涉及模块化热插拔技术在交流调压稳压装置中的应用。
【发明内容】
[0003]本发明所提供的一种采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置，包括:
一个IGBT调压模块电路，如图1所示的“1-1GBT调压模块”，如图2所示，"1-1GBT调压模块”又由如下部分组成:一个AC/DC全桥整流电路“1.1-整流电路”，交流输入电源经“1.1-整流电路”中的双向开关器件IGBT进行AC/DC全波变换；一个与“1.1_整流电路”输出母线并联的续流电容Cd，本电容是交流电容，而非传统电路中使用的直流电解电容，本电容的作用是:(a):起续流作用，为逆变电路中IGBT死区控制过程中提供续流能量；(b):当本装置接非线性感性负载时，可以提高整个供电系统的功率因数，起功率因数校正作用；(c):本交流电容直接并联在整流器直流母线上，可以吸收IGBT的尖峰脉冲，省去了昂贵的IGBT吸收电容；一个DC/AC变换，如图2所示的“1.2-逆变电路”变换后的PWM波形经“1.4-LC滤波电路”滤波后自动就产生了与输入同步、同相或反相的正弦波交流电压Λ V ；一个由带常开常闭触点的大功率继电器或接触器组成的“1.3-自动旁路”，当设备调压电路故障时，“1.3-自动旁路”的JF-CB闭合，将补偿变压器的原边短路，此时补偿变压器不再起变压器的作用，设备的输入电压与输出电压相等；如图1所示“4-热插拔连接器”的插座部分“4.1调压模块侧连接器”是“ 1-1GBT调压模块”实现热插拔的连接器件；如图1所示的“2-补偿变压器”，该补偿变压器的作用是:1)当进行调压稳压时，使输出电压Vout=Vin+Δ V,从而达到调压稳压的目的；2)当调压稳压装置因故障或人为转入到旁路工作时，如图1所示的“1.3-自动旁路”闭合，或“1.3-自动旁路”和“3-维修旁路”闭合后，即当“ 1-1GBT调压模块”拔出维修后，补偿变压器不再起变压器的作用，整个装置不再起调压稳压作用，但后端用电设备仍然可以如图3所示的情况由市电继续不间断进行供电；
一个手动维修旁路电路，如图1所示的“3-维修旁路”，本维修旁路是交流稳压电源实现模块化热插拔技术的必不可少的电路，当如图1所示的“1-1GBT调压模块”进行热插拔时，必须先将“3-维修旁路”的开关F-BP闭合，将补偿变压器由变压器工作状态转换为导线工作状态；
一个由图1所示的“4-热插拔连接器”，这个连接器由“4.1调压模块侧连接器”和“4.2机箱侧连接器”两部分组成，是实现模块化交流调压稳压装置的中间桥梁连接器件；
下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0004]图1是本发明的工作原理图；
图2是本发明的“1-1GBT调压模块”原理图；
图3是本发明的“1-1GBT调压模块”进行热插拔(拔出)后的工作原理图；
图4是本发明的实施方案原理图；
图5是本发明在三相系统下的原理图。
【具体实施方式】
[0005]如图4所示，BH0303-20主控板对输入输出电压进行采样，BH0303主控板输出50Hz整流电路IGBT驱动方波，如此交流输入电源经如图4所示的“1.1-整流电路”中的双向开关器件IGBT进行AC/DC全波变换输出直流脉动电源，同时，BH0303-20主控板接收SPIGBT微机控制板输出的输出电压基准信号，此信号通过PID调节器与输出电压信号进行比较，最终产生的调节电屏与三角波进行比较，输出PWM驱动波形，最终经图4所示的“1.2-逆变电路”变换后的功率PWM波形经“ 1.4-LC滤波电路”滤波后自动就产生了与输入同步、同相或反相的正弦波交流电压，使输出电压Vout=Vin+ Δ V,从而达到调压稳压的目的；
当调压稳压装置因故障或人为转入到旁路工作时，如图4所示的“1.3-自动旁路”闭合，或“ 1.3-自动旁路”和“3-维修旁路”闭合后，即当“ 1-1GBT调压模块”拔出维修后，补偿变压器不再起变压器的作用，整个装置不再起调压稳压作用，但后端用电设备仍然可以如图3所示的情况由市电继续不间断进行供电；如图4所示的“3-维修旁路”，和“1.3-自动旁路”是交流稳压电源实现模块化热插拔技术的必不可少、且缺一不可的电路，当如图4所示的“ 1-1GBT调压模块”进行热插拔时，必须先将“ 1.3-自动旁路”切换到旁路状态，即让旁路接触器JF的常闭触点JF-CB处于闭合状态，SPIGBT微机控制板检测并显示“ 1-1GBT调压模块”已经停止工作，整个装置已经转换到旁路工作状态后，将“3-维修旁路”的开关F-BP闭合，即可实现不间断供电的拔出““1-1GBT调压模块”进行维修或检查。
[0006]本发明专利可以如图1所示在单相设备中使用，也可以如图5所示，构成三相模块化交流调压稳压装置。
【主权项】
1.一种采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置，包括：由IGBT控制的如图I所示的“1-IGBT调压模块”、“2-补偿变压器”、“3-维修旁路”、“4-热插拔连接器”，其特征在于主回路与补偿变压器副边侧串联连接，补偿变压器的原边与“3_维修旁路”并联连接，补偿变压器原边与“4-热插拔连接器”连接，“4-热插拔连接器”与“ I-IGBT调压模块”连接，“ I-IGBT调压模块”是实现本装置模块化的核心部件，其特征在于“ I-IGBT调压模块”包含了采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置的全部PCB控制电路板及核心控制部件，对“ I-IGBT调压模块”实现模块化热插拔维修即可达到维修本装置的目的。
2.根据权利要求I所述的采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置，如图2所示的“I-IGBT调压模块”其特征在于包含一个“I. 3-自动旁路”当本调压装置的“I-IGBT调压模块”故障或者需要人为将设备转入到旁路工作时，“I. 3-自动旁路”的JF-CB闭合，此部件在手动维修旁路“3-维修旁路”闭合之前先将补偿变压器的原边短路，此时补偿变压器不再起变压器的作用，设备的输入电压与输出电压相等，为闭合“3-维修旁路”进行热插拔动作提供必要条件。
3.根据权利要求I所述的采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置，其特征在于如图I所示的“2-补偿变压器”的原边与“3-维修旁路”并联连接，同时与“4-热插拔连接器”连接，没有“3_维修旁路”，装置无法实现不断电、无间断供电的热插拔维修操作，如果没有“3-维修旁路”，“1-IGBT调压模块”拔出后，变压器的原边开路，当副边即如图3所示的主电路流过电流时，原边将耦合出上千伏的高电压，存在安全隐患，“3-维修旁路”的存在与闭合，使补偿变压器工作在导线工作状态，避免了上述的高压隐患。
4.根据权利要求I所述的采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置，其特征在于包含一个“4-热插拔连接器”，“4-热插拔连接器”的1/2如图3所示的补偿变压器和维修旁路连接，另1/2如图2所示与“1-IGBT调压模块”连接，是采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置的最终执行部件。
【专利摘要】本发明涉及一种采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置，包括：由IGBT控制的如图所示的“1-IGBT调压模块”、“2-补偿变压器”、“3-维修旁路”、“4-热插拔连接器”，其特征在于主回路与补偿变压器副边侧串联连接，补偿变压器的原边与“3-维修旁路”并联连接，补偿变压器原边与“4-热插拔连接器”连接，“4-热插拔连接器”与“1-IGBT调压模块”连接，这些连接部件是实现IGBT控制的模块化交流调压稳压装置的缺一不可的组成部分；“1-IGBT调压模块”是实现本装置模块化的核心部件，其特征在于“1-IGBT调压模块”包含了采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置的全部PCB控制电路板及核心控制部件，对“1-IGBT调压模块”实现模块化热插拔维修即可达到维修本装置的目的。
【IPC分类】H02M5-458, H02M1-42
【公开号】CN104601004
【申请号】CN201310531428
【发明人】黄禹舜, 蒋新花, 陈志
【申请人】北京惠特优宝机电有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年11月1日