专利名称：一种电力稳压电源中的交流纯正弦波调压模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力稳压电源中的交流纯正弦波调压模块。
背景技术：
近几十年来，随着现代工业技术的发展，大型供电设备以及通信设备等应用场合急速增加，这些设备对供电质量的要求越来越高，采用由交流电网直接供电而不采取任何措施的方式已不能满足需要，使得国内外交流稳压电源技术发展飞速，势头迅猛。随着国内交流稳压电源技术不断改进，交流稳压器在工矿企业、交通运输、邮电通讯、国防科研等许多方面得到了广泛应用。其主要用作平滑无级调节电压的调压电源或稳定电压的稳压电源。经过多年发展，交流调压和稳压电源已成为电源技术的一个重要分支，但目前主要是在380V以下的交流稳压，高压电力稳压电源研究和应用国内还处于起步阶段。 (一)380V以下的交流稳压的稳压形式I.铁磁谐振式交流稳压器利用铁磁饱和元件与谐振电容组合后具有恒压伏安特性而制成的交流稳压装置。磁饱和式是这种稳压器的早期典型结构。它结构简单，制造方便，工作可靠，输入电压允许变化范围宽。但输出波形失真较大，稳定度不高，称为非线性交流稳压器。近年发展起来的稳压变压器，也是借助电磁元件的非线性实现稳压功能的电源装置。它与磁饱和式稳压器的区别在于磁路结构形式的不同，而基本工作原理则相同。这种铁磁谐振的实用价值在于不用很大的输入电流就能使电感饱和，从而克服了稳压电路从电网吸取电流过大的缺点。它在一个铁心上同时实现稳压和变压双重功能，所以优于普通电源变压器和磁饱和稳压器。2.磁放大器式交流稳压器它是由自祸变压器，磁放大器，电子检测，控制回路等部分组成。利用电子线路改变磁放大器的阻抗以稳定输出电压的装置。其电路形式可以是线性放大，也可以是脉宽调制等。这类稳压器具有反馈控制作用，所以稳定度高，输出波形好，称为线性交流稳压器。但因采用惯性较大的磁放大器，所以该种交流稳压器反应慢一些，恢复时间长。3.动式交流稳压器通过改变变压器滑动接点位置，来使输出电压获得稳定的装置，它由控制电路控制一个伺服电机，带动调压器进行电压自动调整的交流稳压器。这类稳压器效率高，输出电压波形好，对负载性质无特殊要求。但由于存在变压器滑点机械摩擦及滑点连接处打火等问题，长时间工作会使滑点磨损，且稳压过程恢复时间较长。4.补偿式交流稳压器该种稳压器又称部分调整式稳压器。补偿变压器的附加电压串接在电源与负载之间，随着输入电压的高低，用连续式的伺服电动机带动补偿变压器滑点的移动或通过算法改变变压器初级线圈匝数来改变附加电压的大小或极性，把输入电压高出的部分电压减去，把输入电压不足的部分电压加上，以达到稳定输出电压的目的。通常补偿变压器容量仅为输出功率的1/7左右，因此这类稳压器具有结构简单、造价低廉的优点，但稳定度不高，精度较差而且补偿变压器的滑点容易损坏。上述的稳压器多为传统机械式稳压器。主要是采用变压器的分接头改变以达到电压的调节，但有触点稳压电源在换档开路时输出端会产生瞬间电压跌落，且不能连续进行电压调节，动态响应速度慢及维护难等缺点，应用范围受到很大局限。国内无触点高压电力稳压器的研究研究起步较晚，大连电源技术有限公司、河南舞钢规划设计研究所等也只在做有关的技术研究，国内还没有形成产品生产能力，也没有查到相关应用研究报告。国外高压电力稳压电源研究较早，像Spellman、Classman等高压电源公司已生产出小型化、高效化、智能化的高压电力稳压电源，但主要用作设备测试时的高压电源，容量较小，价格比较昂贵，还没有应用于实际供电系统中。
实用新型内容本实用新型其目的就在于提供一种电力稳压电源中的交流纯正弦波调压模块，进一步优化交流纯正弦波无极调压模块的控制算法，通过微机控制器的查表和在线计算相结·合，解决了稳压中的性快速无极调压的技术问题，其稳压精度、响应时间、波形畸变、可靠性等方面满足设备用电要求，具有极速响应，快速连续调节补偿电压的特点。实现上述目的而采取的技术方案，包括采样单元和输出控制及保护单元，所述的采样单元连接输出控制及保护单元，采样单元输出连接计算处理芯片，计算处理芯片输出分三路，一路连接电压分级处理单元，二路连接斩波单元，三路连接波形整形单元。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果。具有极速响应，快速连续调节补偿电压的特点，能够在几十个毫秒内完成电压幅值的调节补偿，在输入电压快速跌落时，能够迅速稳定输出电压，能够在系统过流、过压、缺相及系统本身故障等意外状况下，快速关闭稳压系统并打开旁路，防止系统损坏，保持正常供电。
以下结合附图
对本实用新型作进一步详述。图I为本装置电原理方框示意图。图2为本装置中斩波单元电原理示意图。
具体实施方式
包括采样单元和输出控制及保护单元，如图I所示，所述的采样单元连接输出控制及保护单元，采样单元输出连接计算处理芯片，计算处理芯片输出分三路，一路连接电压分级处理单元，二路连接斩波单元，三路连接波形整形单元。所述的斩波单元中设有4个高频通断控制的自关断器件SI、S2、S3、S4，当SI、S2导通时，S3、S4断开，当S3、S4导通时，SI、S2断开，如图2所示。无极无触点交流稳压器交流纯正弦波调压模块是一种使用晶体管作为开关器件的交流/交流变换器，这种变换器不改变电压的频率和相位，仅改变电压的大小，也被称为交流斩波(降压)调压器，或交流电压控制器。交流斩波的功能是将晶体管开关器件串联连接在交流电源和交流负载之间，改变开关器件的通、断状态，控制负载上的电压波形，从而控制负载的交流电功率。通过交流纯正弦波调压模块主要电路结构组成的交流稳压器。由IGBT组成的交流纯正弦波调压模块将输入电压进行调整产生连续无级变化的补偿电压，补偿电压通过变压器与输入电压相叠加形成输出电压。因此，根据输入电压的变化来适当的调整补偿电压就可以产生稳定不变的输出电压。由IGBT构成的斩波器具有极速响应，快速连续调节补偿电压的特点，能够在几十个毫秒内完成电压幅值的调节补偿，在输入电压快速跌落时，能够迅速稳定输出电压，相对于传统机械式稳压器具有不可比拟的优势。
实施例如图2所示，(I)采样单元将在输出端采样到的电压信号放大处理后送至计算处理芯片，计算处理芯片通过判断处理后得出需要补偿电压的大小和极性，然后将补偿电压的大小信号送至电压分级处理单元，将电压极性信号送至斩波单元，将标准的正弦波信号·送至波形整形单元。(2)电压分级处理单元根据专用计算处理芯片电压的大小信号找到最接近的电压点，启动该该电压点的斩波器并发出合适占空比的PWM信号送至斩波单元。斩波单元进行高频斩波产生合适的电压输出给波形整形单元。(3)波形整形单元以标准的正弦波信号为标准对输出电压进行整形后，将适合的纯正弦波电压送至输出控制及保护单元。(4)输出控制及保护单元通过与采样信号比较，正确则输出，不正确则发出旁路信号并报警。如图2所示的交流纯正弦波调压模块将输入电压进行调整产生连续无级变化的补偿电压，补偿电压通过变压器与输入电压相叠加形成输出电压。因此，根据输入电压的变化来适当的调整补偿电压就可以产生稳定不变的输出电压。该斩波器具有极速响应，快速连续调节补偿电压的特点，能够在几十个毫秒内完成电压幅值的调节补偿，在输入电压快速跌落时，能够迅速稳定输出电压，能够在系统过流、过压、缺相及系统本身故障等意外状况下，快速关闭稳压系统并打开旁路，防止系统损坏，保持正常供电，相对于传统机械式稳压器具有不可比拟的优势。I、交流纯正弦波无极调压模块，其交流斩波原理如图2所示，图中SI、S2、S3、S4为4个高频通断控制的自关断器件。当SI、S2导通时，S3、S4断开，负载电压Uo=Us。当S3、S4导通时，SI、S2断开,负载电压Uo=0。在一个开关周期Ts中控制S1、S2导通时间Ton的占空比D(D=Ton/Ts)，则可调控负载电压Uo。采用高频PWM时，Vo、Is中的谐波频率很高，用较小的L、C输入、输出滤波器就能使Uo、Is的波形接近正弦波通过电压电流取样后，交流纯正弦波无极调压模块通过微机控制器的查表和在线计算相结合实现低压控制，计算并产生与额定输出电压相偏离的电压值，通过补偿变压器补偿到高压侧，实现低压控制高压，提高了系统的可靠性和精度，电压稳定的响应时间小于500毫秒，稳定精度达到±1%以内。 2、电力电子器件只在低压补偿电路中使用，在高压侧的电路中不使用电力电子器件，降低了谐波抑制成本，考虑到正弦波的对称性，通过逆变器所能输出的正弦波最大幅值Um为标么值，将期望产生电压值Uo与Um相比较作来确定输出波形的比例系数，记为K1，经过一个交流电周期后得到一个实际输出电压U，U与Uo是不相等的，设K2=U0/U，K2的作用是确定偏差量，在下一个工作周期到来的时候，根据K 2改变比例系数K，达到调节开关管占空比，这种方式所产生谐波容易滤除，滤波器成本较低，输出波形畸变小，不产 生谐波增量。
权利要求1.一种高压电力稳压电源中的交流纯正弦波调压模块，包括采样单元和输出控制及保护单元，其特征在于，所述的采样单元连接输出控制及保护单元，采样单元输出连接计算处理芯片，计算处理芯片输出分三路，一路连接电压分级处理单元，二路连接斩波单元，三路连接波形整形单元。
2.根椐权利要求I所述的一种高压电力稳压电源中的交流纯正弦波调压模块，其特征在于，所述的斩波单元中设有4个高频通断控制的自关断器件S1、S2、S3、S4，当S1、S2导通时，S3、S4断开，当S3、S4导通时，SI、S2断开。
专利摘要一种电力稳压电源中的交流纯正弦波调压模块，包括采样单元和输出控制及保护单元，所述的采样单元连接输出控制及保护单元，采样单元输出连接计算处理芯片，计算处理芯片输出分三路，一路连接电压分级处理单元，二路连接斩波单元，三路连接波形整形单元。进一步优化交流纯正弦波无极调压模块的控制算法，通过微机控制器的查表和在线计算相结合，解决了6-10kV高压稳压中的性快速无极调压的技术问题，其稳压精度、响应时间、波形畸变、可靠性等方面满足设备用电要求，具有极速响应，快速连续调节补偿电压的特点。
文档编号G05F1/12GK202677239SQ20122029989
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者王贤长 申请人:王贤长