专利名称：一种可控快响应自动补偿式交流稳压电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流稳压电源，用于交流供电场合，在输入电压波动时保持输出电压稳定。
由于国民经济的迅猛发展，使得我国电力供给的矛盾日益突出，在许多地区，电网电压不稳定、波动范围大、变化频繁，对用电设备的正常可靠运行带来极大影响。因此，开发高性能的稳压电源以缓解甚至解决这种矛盾意义非常重大。
目前普遍使用的交流稳压电源中，链条式自动补偿交流电力稳压电源占有重要地位。它采用补偿原理，通过改变串联在主回路中的补偿变压器副边电压的极性及大小，来达到稳压的目的。改变补偿变压器副边电压的方法是用接在补偿变压器原边的自耦变压器来实现的，通过控制伺服电动机的转向和转速并用链条进行传动，然后通过机械减速装置改变电刷在自耦变压器表面接触的位置，从而改变补偿变压器原边在自耦变压器上采集的电压的大小和方向。由于采用补偿原理，所以体积小、成本低、可做成大功率；但又由于其调压原理是用伺服电动机通过链条及机械减速装置带动电刷移动来改变电压的大小和方向，因而响应时间慢、可靠性差、使用寿命短、需经常维护。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足之处，而提供的一种具有下列鲜明特点的可控快响应自动补偿式交流稳压电源1.响应时间快，完全校正时间不超过120ms；2.可靠性高，免维护，长寿命。
本实用新型由补偿变压器、自耦变压器、可控电开关、控制电路连接而成，其中补偿变压器的副边串联在电源的输入和输出端之间，中间设有抽头的自耦变压器并接在电源的输出端，在自耦变压器和补偿变压器原边之间，连接有可控电开关及控制电路。可控电开关可以选用单、双向晶闸管(可控硅)、MOSFET、IGBT、固态继电器或由它们组合成的模块构成，控制电路由检测部分及控制部分连接构成。
这种电路形式的意义在于可以使用功率等级相对小的自耦变压器、补偿变压器以及可控电开关来实现对整机较大输出功率的控制，同时这种电路型式的采用使得控制更为简单，而且使开关动作时对输出电压波形的影响达到最小。
选择自耦变压器2的分段效量及补偿变压器1的原副边匝数比，可以得到不同的输出电压稳压精度和稳压范围。由于无电刷等易损件及伺服电动机带动的链条机械减速机构，本实用新型可以做到长寿命、无需维护、尤其突出的是对输入电压变化的响应几乎在瞬间就可完成；对链条式补偿式交流稳压电源的体积小、成本低、可做到大功率等优点则同样具备。
附
图1为本实用新型结构示意图。
附图2为本实用新型实施例结构示意图。
如图1所示，本实用新型由补偿变压器(1)、自耦变压器(2)、可控电开关(3)、控制电路(4)连接而成，其中补偿变压器(1)的副边串联在电源的输入端和输出端之间，中间设有引出端的自耦变压器(2)并接在电源的输出端，在自耦变压器(2)和补偿变压器(1)原边之间，连接有可控电开关(3)及控制电路(4)。
补偿变压器(1)的副边为a、b两端，原边为c、d两端；自耦变压器(2)的(n-2)个引出端从头到尾依次分别为t21、t22、......t2(n-3)、t2(n-2)，这(n-2)个引出端可以是将自耦变压器绕组等分也可以根据稳压范围和精度的特殊要求不等分；n个可控电开关(K1～Kn)的两个主回路接线端分别是脚(T1)、脚(T2)；电网输入相线为A11，电网输入零线为A0；输出电压(负载端)相线由A12取得，零线仍为A0。
具体接法为补偿变压器(1)的副边(a，b)分别接在电网输入相线(A11)和输出电压相线(A12)上，补偿变压器(1)的原边(c，d)分别接在两个公共过渡节点(A13，A14)上；自耦变压器(2)的(n-2)个引出端子接法第一个引出端(t21)接在输出电压相线(A12)上，最尾一个引出端(t2(n-2))接在零线(A0)上，其余(n-4)个引出端子(t22，…，t2(n-3))依次分别与(n-4)个可控电开关(K3～K(n-2))的脚(T2)连接，(n-4)个可控电开关(K3～K(n-2))的脚(T1)全部接于一个公共端上，并将这个公共端与公共过渡节点(A13)相连，可控电开关(K1)的脚(T1，T2)分别接于公共过渡节点(A14)、输出电压相线(A12)之间，可控电开关(K2)的脚(T1，T2)分别接于公共过渡节点(A13)、输出电压相线(A12)之间，可控电开关(K(n-1))的脚(T1，T2)分别接于公共过渡节点(A13)、零线(A0)之间，可控电开关(Kn)的脚(T1，T2)分别接于公共过渡节点(A14)、零线(A0)之间。其中可控电开关(K1，…，Kn)可以是单向晶闸管、双向晶闸管(可控硅)、MOSFET、IGBT、固态继电器等此类功率器件或由它们组合成的功率模块。
本发明通过控制电路4检测电压变化同时对可控电开关(K1～Kn)作出相应控制接通自耦变压器(2)的抽头位置，使加于补偿变压器(1)原边的电压大小及方向相应变化，使电源输出电压稳定。自耦变压器(2)切换抽头时电压是有级跳变的，因而电源输出电压也是稳定在一定范围内，这个范围的大小由自耦变压器(2)抽头数量、补偿变压器(1)原、副边匝数比决定。其中可控电开关(K1～Kn)的数量n由自耦变压器(2)的抽头数量n1决定的。其关系如式(1-1)所示n＝n1+2(1-1)式(1-1)中，n1≥3。
如图2，以式(1-1)中，n1＝3为例，补偿变压器(1)的副边a、b串联在电源输入端(A11)和电压输出端(A12)之间的，中间有一个引出端的自耦变压器(2)并接在电源输出端(A12，A0)，自耦变压器(2)和补偿变压器(1)原边(c，d)之间接有可控电开关(K1～K5)组成的开关阵列，用以检测可控硅电流信号的电流传感器(CT1)串联在补偿变压器(1)原边(c，d)，控制电路由输出电压检测反馈电路、电流过零检测电路、CPU计算及控制电路、功率放大及驱动电路、各种保护与检测显示电路连接而成，其中功率放大及驱动电路的输出端与可控电开关(K1～K5)的脚(G)连接，其输入端与CPU计算及控制电路的控制输入端连接，各种保护与检测显示电路的输入端与C P U计算及控制电路的显示输出端连接，电流过零检测电路的输入端与电流传感器(CT1)的输出端连接，其输出端与CPU计算及控制电路的输入端连接，输出电压检测反馈电路的输入端与输出电压(负载端)相线(A12)连接，其输出端与CPU计算及控制电路的另一输入端连接。
下面对电源输入的几种情况分别进行说明1、输入电压在规定的输出电压范围内，电压检测电路检测到输出电压正常，CPU控制电路通过功率放大及驱动电路控制K1、K2(或K4、K5)接通，即将补偿变压器2原边短路，此时输出电压基本上等于输入电压。
2、输入电压低于规定的输出电压，电压检测电路检测到输出电压偏低，当电流过零检测电路通过电流传感器CT1检测到电流过零时，CPU控制电路立即通过功率放大及驱动电路转为控制K1、K2(或K4、K5)关断，K5、K3接通，即将自耦变压器1的部分电压叠加到补偿变压器2原边，使补偿变压器1副边叠加一个电压在输入电压上，此时，输出电压便升高。
3、输入电压高于规定的输出电压，电压检测电路检测到输出电压偏高，当电流过零检测电路通过电流传感器CT1检测到电流过零时，CPU控制电路立即通过功率放大及驱动电路转为控制K5、K3关断，K1、K3接通，即把自耦变压器2的部分反向电压叠加在补偿变压器1原边，使补偿变压器6副边叠加一个与输入电压反向的电压，从而使输出电压下降。
事实上，用这种电路形式也可以实现三相电源的稳压，具体接法可将三个单相电路分别接在电源的A、B、C三相上，并将中性线接在一起，即可以实现并获得三相电力稳压电源。
权利要求1.一种可控补偿式交流稳压电源，由补偿变压器、自耦变压器、可控电开关、控制电路连接而成，其特征在于补偿变压器的副边串联在电源的输入端和电压输出端之间，中间设有引出端的自耦变压器并接在电压的输出端，在自耦变压器和补偿变压器原边之间，连接有可控电开关及控制电路。
2.根据权利要求1所述的可控补偿式交流稳压电源，其特征在于补偿变压器的副边分别接在电网输入相线和电压输出相线上，补偿变压器的原边分别接在两个公共过渡节点(A13，A14)上；自耦变压器的n个引出端子接法第一个引出端接在输出电压相线上，最尾一个接在零线上，(n-4)个引出端子依次分别与(n-4)个可控电开关的脚(T2)连接，(n-4)个可控电开关(K3～K(n-2))的脚(T1)全部接于一个公共端上，并将这个公共端与公共过渡节点相连，可控电开关(K1)的脚(T1，T2)分别接于公共过渡节点(A14)、输出电压相线之间，可控电开关(K2)的脚(T1，T2)分别接于公共过渡节点(A13)、输出电压相线(A12)之间，可控电开关(K(n-1))的脚(T1，T2)两端分别接于公共过渡节点(A13)、零线之间，可控电开关(Kn)的脚(T1，T2)分别接于公共过渡节点(A14)、零线之间。
3.根据权利要求1所述的可控补偿式交流稳压电源，其特征在于可控电开关(K1，…，Kn)可以是单向晶闸管、双向晶闸管(可控硅)、MOSFET、IGBT、固态继电器等此类功率器件或由它们组合成的功率模块。
4.根据权利要求1所述的可控补偿式交流稳压电源，其特征在于自耦变压器和补偿变压器原边之间接有可控电开关组成的开关阵列，用以检测可控硅电流信号的电流传感器串联在补偿变压器原边，控制电路由输出电压检测反馈电路、电流过零检测电路、CPU计算及控制电路、功率放大及驱动电路、各种保护与检测显示电路连接而成。
5.根据权利要求1所述的可控补偿式交流稳压电源，其特征在于其中功率放大及驱动电路的输出端与可控电开关的脚连接，其输入端与CPU计算及控制电路的控制输入端连接，各种保护与检测显示电路的输入端与CPU计算及控制电路的显示输出端连接，电流过零检测电路的输入端与电流传感器的输出端连接，其输出端与CPU计算及控制电路的输入端连接，输出电压检测反馈电路的输入端与输出电压(负载端)相线连接，其输出端与CPU计算及控制电路的另一输入端连接。
专利摘要一种可控补偿式交流稳压电源,由补偿变压器、自耦变压器、可控电开关、控制电路连接而成,补偿变压器的副边串联在电源的输入端和电压输出端之间,中间设有引出端的自耦变压器并接在电压的输出的端,在自耦变压器和补偿变压器原边之间,连接有可控电开关及控制电路。本实用新型可以做到长寿命、无需维护、尤其突出的是对输入电压变化的响应几乎在瞬间就可完成;对传统的链条式补偿式交流稳压电源的体积小、成本低、可做到大功率等优点则同样具备。
文档编号G05F3/04GK2290880SQ9720867
公开日1998年9月9日 申请日期1997年1月30日 优先权日1997年1月30日
发明者贺拥军, 王正平, 赵炳璋 申请人:珠海经济特区科达电源工业公司