专利名称：一种调整电力信号的方法及产品及其用途的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种调整电力信号的新方法及其产品和用途，适用于对电力信号中谐波的调整实现信号的净化、对交流信号相位的调整实现调相、特别适用于对交流电压、电流的调整实现稳压及稳流。
目前，调整电力信号的方法均是采用低频技术，对电力信号进行抑制、补充、滤除等方法来解决稳压、稳流、净化、移相的;如代表着国际交流稳压调整技术最新发展水平的，美国爱德华·库珀博士八十年代中期发明的“正弦能量分配器”，原理如
图1所示，其调整信号的方法是(1).需调整的交流电压信号经Ui端输入;(2).输入采样电路IC将采集到的输入变化量送入控制器BC，经控制器BC处理得到代表输入变化量的几组与输入电压频率相同，脉宽不同的具有一定能量的方波信号1、2、3(如图2所示)经相应的功率开关放大器F1、F2、F3放大后送入正弦能量分配器V;(3).正弦能量分配器V将来自几个功放的信号叠加后，以电流的形式将叠加所形成的近似正弦波4按需要注入一个电感器;(4).该电感器与交流电压输入相串联，当注入电流的极性与输入相位相同时，输入电压升高;当注入电流的极性与输入相位相反时，输入电压降低，用“电流控制”的方法对输入的信号进行调整。
由于该技术方法中，低频方波对正弦波来说，携带着较大的谐波成份，因此，在调整过程中注入了新的谐波成分，加大了输出交流电压的波形失真(附加3%～1%以上的失真)。
在该技术下，解决附加波形失真的问题，必须将调整变化量转换成为很多组不同脉宽的方波信号(组数越多，叠加波形越接近正弦波，附加失真就越小，)但相应的功率放大器也要增加，这样一来，电路复杂，功耗加大，成本加大，而组数又不可能无限加大，故附加失真无法从根本上得到解决;
另外，它采用的是半个周波的能量电流注入方式，稳压响应速度低，一般近100ms才能完成校整电压工作;
再者，能量分配器工作在低频状态，其电感器必须采用低频的钢铁磁材料，故体积重量都较大。
当前，所有的信号调整器都只能适用相应的特定设备，通用性差。
本发明的目的是提供一种调整电力信号的新方法及产品及其用途，其具有无附加波形失真并能改善失真、稳定度高、抗干扰能力强、响应速度快、效率高、体积小、重量轻、通用性强的特点。
本发明的目的是这样实现的一种调整电力信号的方法(1.)将需调整的电力信号Ui由输入端AB输入;(2.)在控制端XY输入脉宽不等、频率高于输入端需调整电力信号频率的开关方波信号Uk;(3.)控制端XY输入的开关方波信号Uk，被转换成与本身能量等效的波形信号Ud;(4.)等效的波形信号Ud与需调整的电力信号波形Ui叠加后，由输出端CD输出调整后的电力信号Uo。
其中第二步开关方波信号是通过下列步骤得到的A>.基准信号波形Ui与输入的需调整的电力信号波形Ui比较后，得到差值信号波形Uc;B>.差值信号波形Uc经脉宽调制成脉宽不同、频率高于输入端需调整电力信号频率的开关方波信号Ur;C>.该开关方波信号Ur经功率放大为具有一定能量的开关方波信号Uk。
其中第三步是开关方波信号Uk经变压器耦合到与输入信号相串联的绕组，经积分电容积分后得到与本身能量等效的波形信号Ud。
一种信号调整器，它是由输入端AB、输出端CD、控制端XY组成，能将来自控制端的高频开关方波信号转换成与本身能量等效的波形信号，并能与输入的需调整电力信号波形叠加的调整控制器PS，一端接输入端AB，一端接输出端CD，一输与控制端XY联接。
其中调整控制器PS是由调整变压器B1、积分电容器C1、C2组成;输入端AB间跨接有积分电容器C1，输出端CD间跨接有积分电容器C2，控制端XY接调整变压器B1原边绕组，调整变压器B1的次边绕组串接在输入端AB与输出端CD之间。
其中调整控制器还可是由调整变压器B1、B2、电容器C1、C2、积分电容器C、电阻R组成;输入端AB间跨接有电容器C1，输出端CD间跨接有电容器C2，控制端XY接调整变压器B1原边绕组，调整变压器B1的次边绕组与串联的积分电容器C、电阻R并联后，与调整变压器B2的原边绕组并联，调整变压器B2的次边绕组串接在输入端AB与输出端CD之间。
另外，控制端XY接信号处理器，信号处理器是由输入取样电路IC、输出取样电路OC、基准信号发生器J、调整信号发生器CF、脉宽调制器PWM、功率放大器F组成，输入取样电路IC的输入端接输入端A，输入取样电路IC的输出端分别接基准信号发生器J、调整信号发生器CF的一个输入端，输出取样电路OC的输入端接输出端C，输出取样电路OC的输出端接调整信号发生器CF的另一个输入端，基准信号发生器J输出端接调整信号发生器CF的输入端，调整信号发生器CF的输出端接脉宽调制器PWM的输入端，脉宽调制器PWM的输出端接功率放大器F的输入端，功率放大器F的输出端接控制端XY。
其中，基准信号发生器J是稳压基准信号发生器，调整信号发生器CF是稳压调整信号发生器CF，则本发明可用作交流稳压器;
基准信号发生器J是稳流基准信号发生器，调整信号发生器CF是稳流调整信号发生器CF，则本发明可用作交流净化稳压电源;
基准信号发生器J是谐波抑制基准信号发生器，调整信号发生器CF是谐波抑制调整信号发生器CF，则本发明可用作交流谐波调整器;
基准信号发生器J是调相基准信号发生器，调整信号发生器CF是调相调整信号发生器CF，则本发明可用作交流相位调整器;
基准信号发生器J是直流稳压信号发生器，调整信号发生器CF是直流稳压调整信号发生器CF，则本发明可用作直流稳压电源。
本发明输入的被调整信号可以是直流或1KH以内的任何低频信号;
本发明输入的开关调整信号可以是等效于任何功率、任何波形、频率高于被调整信号频率、占空比不同的开关方波信号，其代表各种不同的低频等效波形，调制频率根据被调整信号的频率、谐波构成及调整精度进行选择，可在1KHz～50KHz左右;
本发明信号调整器的控制端可是若干不同的端口。
本发明可以是几种如上述特征的开关方波信号在若干不同的控制端口输入。
当几个调整基准信号差异较大，无法组成一个基准信号用于信号调整器时，可以应用几组调整信号处理器得到几种调整控制信号，在调整控制变压器若干不同的控制端输入。对需调整信号进行调整，实现复合信号输出的目的。
本发明的信号处理器可与推挽、半桥、全桥、全波功率放大器及其它任何开关信号功率放大器相接;转换变压器使用的磁性材料可以是铁氧体、硅钢片非晶及各种适用的磁性材料;调整控制器采用的积分电路可以是任何形式的无源积分器。
本发明可以根据不同的应用要求，选择上述的各种线路联接方法实施。
本发明并不仅限下述实施例。
本发明的优点是由于采用了一种全新的设计思想，从根本上解决了电力信号稳压、净化、调相、稳流的问题，给电力信号调整技术领域带来了根本性的变革。它采用的波形直接处理技术，使模拟信号处理实现了开关技术的应用，将调整波形调制成一个高频开关方波系列信号，使功率推动级工作在高频开关状态，可仅用一组功率放大器，电路设计简单，节能效果好;采用波形调整方法，灵活方便，通过改变高频调制脉冲频率，即可达到不同的调整精度要求，且波形调整是实时的，响应速度高，一个周期(50Hz信号20ms)即可完成调整;采用波形调整技术，其产品应用范围宽，易达到各种电信号调整的目的;在相同材料和成本下，本发明所用的功率放大器与低频模拟或低频开关功率放大器相比，可实现更大功率的输出;在净化稳压电源应用中，输出电压稳定度高，可达0.1%～0.01%，响应速度快，无附加波形失真，还能改善失真，输出波形失真小于1%～0.1%，并可实现调相，这是现有各种稳压电源调整技术无法比拟的;调整器采用高效的高频磁性材料，体积小，效率高;选择不同的基准信号发生器，即可达到不同调整目的，通用性强。
图1是“正弦能量分配器”原理图;
图2是“正弦能量分配器”波形叠加示意图;
图3是本发明调整器原理示意图;
图4是本发明实施例1原理示意图;
图5是本发明实施例2原理示意图;
图6是本发明方法波形处理示意图;
下面结合附图对本发明做进一步的详细论述实施例1如图4、6所示，一种信号调整器，它是由输入端AB、输出端CD、控制端XY、输入取样电路IC、输出取样电路OC、基准信号发生器J、调整信号发生器CF、脉宽调制器PWM、功率放大器F、调整变压器B1、积分电容器C1、C2组成;
(1.)将需调整的交流电力信号Ui由输入端AB输入;
(2.)输入取样电路IC将采集到的输入的需调整的电力信号波形Ui送入调整信号发生器CF，在调整信号发生器CF中，来自基准信号发生器J的基准信号波形Uj与输入的需调整的电力信号波形Ui比较，差分出差值信号波形Uc，差值信号波形Uc作为调整信号用，调整信号经脉宽调制器PWM调制后，得到脉宽不同、频率高于输入端需调整电力信号频率，并代表差值调整信号波形的开关方波信号Ur，开关方波信号Ur经高频电压功率放大器放大后，得到具有一定能量的开关方波信号Uk;
(3.)开关方波信号Uk由控制端XY到调整变压器B1的原边绕组后耦合到次边绕组上，经电容C1、C2的积分作用得到上述开关方波信号的等效波形信号Ud，即差值调整信号波形;
(4.)输入的需调整的电力信号波形Ui串联经过调整变压器B1的次边绕组至输出端，在经次边绕组时与耦合得到的差值调整信号波形Ud叠加，由输出端CD输出调整后与基准信号波形Uj相同的波形信号Uo。
差值调整信号波形Ud与输入信号波形Ui同相时，两者相加;反相时，两者相减;输出取样电路OC使系统形成一个负反馈环路，增加调整信号的准确度。
实施例2如图5所示，一种信号调整器，它是由输入端AB、输出端CD、控制端XY、输入取样电路IC、输出取样电路OC、基准信号发生器J、调整信号发生器CF、脉宽调制器PWM、功率放大器F、调整变压器B1、调整变压器B2、电容器C1、C2、电阻R、积分电容C组成;
其与实施例1大体相同，仅有一点差别，实施例1采用的是直接调整方式;根据不同的要求，本实施例采用的是间接调整方式，即经高频功率放大器放大后得到的脉宽不同、频率高于输入信号频率的开关方波信号，首先经变压器B1转换成差值调整信号，该差值调整信号再经变压器B2对被调整的输入信号进行调整，以达调整的要求。
实施例1、2选择好相应电路后，均可用作交流稳压器或谐波调整器或交流净化稳压电源或直流稳压电源或相位调整器或交流稳流电源。
权利要求
1.一种调整电力信号的方法其特征在于(1.)将需调整的电力信号Ui由输入端AB输入；(2.)在控制端XY输入脉宽不等、频率高于输入端需调整电力信号频率的开关方波信号Uk；(3.)控制端XY输入的开关方波信号Uk，被转换成与本身能量等效的波形信号Ud；(4.)等效的波形信号Ud与需调整的电力信号Ui波形叠加后，由输出端CD输出调整后的电力信号Uo。
2.如权利要求1所述的调整电力信号的方法，其特征在于第二步是开关方波信号是通过下列步骤得到的A>.基准信号波形Uj与输入的需调整的电力信号波形Ui比较后，得到差值信号波形Uc;B>.差值信号波形Uc经脉宽调制成脉宽不同、频率高于输入端需调整电力信号频率的开关方波信号Ur;C>.该开关方波信号Ur经功率放大为具有一定能量的开关方波信号Uk。
3.如权利要求1或2所述的调整电力信号的方法，其特征在于第三步是开关方波信号Uk经变压器耦合到与输入信号相串联的绕组，经积分电容积分后得到与本身能量等效的波形信号Ud。
4.用权利要求1所述的调整电力信号的方法而得的一种信号调整器，它是由输入端AB、输出端CD、控制端XY组成，其特征在于能将来自控制端的高频开关方波信号转换成与本身能量等效的波形信号、并能与输入的需调整电力信号波形叠加的调整控制器PS、一端接输入端AB，一端接输出端CD，一输与控制端XY联接。
5.如权利要求4所述的信号调整器，其特征在于调整控制器PS是由调整变压器B1、积分电容器C1、C2组成;输入端AB间跨接有积分电容器C1，输出端CD间跨接有积分电容器C2，控制端XY接调整变压器B1原边绕组，调整变压器B1的次边绕组串接在输入端AB与输出端CD之间。
6.如权利要求4所述的信号调整器，其特征在于调整控制器PS是由调整变压器B1、B2、电容器C1、C2、积分电容器C、电阻R组成;输入端AB间跨接有电容器C1，输出端CD间跨接有电容器C2，控制端XY接调整变压器B1原边绕组，调整变压器B1的次边绕组与串联的积分电容器C、电阻R并联后，与调整变压器B2的原边绕组并联，调整变压器B2的次边绕组串接在输入端AB与输出端CD之间。
7.如权利要求4或5或6所述的信号调整器，其特征在于控制端XY接信号处理器;信号处理器是由输入取样电路IC、输出取样电路OC、基准信号发生器J、调整信号发生器CF、脉宽调制器PWM、功率放大器F组成，输入取样电路IC的输入端接输入端A，输入取样电路IC的输出端分别接基准信号发生器J、调整信号发生器CF的一个输入端，输出取样电路OC的输入端接输出端C，输出取样电路OC的输出端接调整信号发生器CF的另一个输入端，基准信号发生器J输出端接调整信号发生器CF的输入端，调整信号发生器CF的输出端接脉宽调制器PWM的输入端，脉宽调制器PWM的输出端接功率放大器F的输入端，功率放大器F的输出端接控制端XY。
8.如权利要求7所述的信号调整器，其特征在于基准信号发生器J是稳压基准信号发生器或稳流基准信号发生器或谐波抑制基准信号发生器或调相基准信号发生器或直流调整基准信号发生器。
9.如权利要求4或5或6所述的信号调整器，其特征在于控制端是若干个端口。
10.如权利要求8所述的信号调整器，其可用作交流稳压器或交流稳流电源或谐波调整器或交流净化稳压电源或直流稳压电源。
全文摘要
本发明公开了一种调整电力信号的新方法及其产品和用途，适用于对交流电压、电流的调整实现稳压及稳流要求。目前，调整电力信号的方法均是采用低频技术，对电力信号进行抑制、补充、滤除等方法来解决稳压、稳流、净化、移相的，存在波形失真大，响应速度低等不足，本发明是在被调整信号输入端输入需要调整的信号，在调整信号控制端输入脉宽不同、频率高于输入端需调整信号频率的开关方波信号，对需调整信号进行调整，在输出端得到调整后的信号。
文档编号G05F1/12GK1102276SQ9311948
公开日1995年5月3日 申请日期1993年11月2日 优先权日1993年11月2日
发明者张金水, 张金贵 申请人:张金水, 张金贵