专利名称：一种Delta串联补偿式交流稳压电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电源稳压技术领域，尤其涉及一种基于Delta技术的串联补偿式 交流稳压电源。
背景技术：
二次电源作为负载的能量供应装置，在电气系统中起着非常重要的作用。尤其在 我国，交流电网的电压波动较大、干扰较多，二次电源已成为许多电子设备不可缺少的供电 装置。安全可靠、技术性能符合负载要求的电源，可使负载的功能得以充分发挥，否则致使 负载的技术指标降低，甚至会损坏负载。因此，作为二次供电电源，交流稳压电源已广泛用 于工业生产、军事设施、医疗仪器及日常生活等各个方面，成为电子设备和机电设备可靠运 行的基础设备。市场上的各种交流稳压电源，在技术性能上都有很多不尽人意的地方。所 以研制稳压性能更好的交流稳压电源，具有重大的理论意义与现实意义。随着电子技术发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越 多，对稳压的要求更加灵活多样。电子设备的小型化和低成本化，使稳压设备朝轻、薄、小和 高效率的方向发展。设计上也从传统的铁磁式、磁饱和式向高效率、体积小、重量轻的晶闸 管调节式迅速发展。
发明内容针对现有交流稳压电源中存在体积大，动态响应慢，稳定度不高，谐波含量高，功 率因数低等问题，本实用新型提出了一种体积小、动态响应快、功率因数高的新型串联补偿 式交流稳压电源。为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案本实用新型所述的一种Delta串联补偿式交流稳压电源包括市电输入端、负载输 出端，特征在于补偿变压器的次级线圈串联在市电输入端与负载输出端之间的主电路中， 补偿变压器的初级线圈连接在Delta逆变器上；所述Delta逆变器包括四个逆变器开关 管以及反向并联在每一逆变器开关管上的四个逆变器开关二极管，所述四个逆变器开关管 两两串联以后并联在一起，两组串联在一起的逆变器开关管的两个公共端分别连接到补偿 变压器的初级线圈两端；另有开关整流器包括四个整流器开关管以及反向并联在每一整流 器开关管上的四个整流器开关二极管，所述四个整流器开关管两两串联以后并联在一起， 两组串联在一起的整流器开关管的两个公共端分别连接到负载输出端的两个电极；所述 Delta逆变器与开关整流器并联。在Delta逆变器与开关整流器之间并联设置有滤波电容。在补偿变压器的初级线圈与Delta逆变器之间设置有LC滤波器。采用上述技术方案后，该电源体积小、动态响应快、功率因数高。具有输出稳定、稳 压精度高、谐波量极低等特点。
图1为本实用新型一个实施例的结构框图。图2为电源部分的电原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的一种Delta串联补偿式交流稳压电源主要包括补 偿变压器m、Delta逆变器S、开关整流器、滤波器F和控制单元DSP组成，补偿变压器m的 次级串联在主电路中，初级连接Delta逆变器S，Delta逆变器S和开关整流器能够四象限 运行，滤波器F为并联型LC滤波，控制单元DSP包含电压采集电路V、驱动电路D、保护电路 B。电压信号通过电压互感器，变成弱电信号送入控制单元DSP。控制单元DSP在获取到输 入的模拟信号后，经过其内部的A/D转换器，转换成相应的数字量，然后根据控制算法产生 PWM信号，再由PWM驱动开关管二极管IGBT工作。另外还设置了保护电路用于主电路直流 输入过压保护以及输出过流保护。控制单元DSP上还连接有控制电源P、人机界面M。如图2所示，本实用新型所述的一种Delta串联补偿式交流稳压电源包括市电输 入端、负载输出端，补偿变压器W的次级线圈串联在市电输入端与负载输出端之间的主电 路中，补偿变压器W的初级线圈通过一个LC滤波器连接在Delta逆变器上；所述Delta逆 变器包括四个逆变器开关管Tl、T2、T3、T4以及反向并联在每一逆变器开关管上的四个逆 变器开关二极管VD1、VD2、VD3、VD4，所述四个逆变器开关管两两串联以后并联在一起，两组 串联在一起的逆变器开关管的两个公共端分别连接到补偿变压器W的初级线圈两端；另 有开关整流器包括四个整流器开关管T5、T6、T7、T8以及反向并联在每一整流器开关管上 的四个整流器开关二极管VD5、VD6、VD7、VD8，所述四个整流器开关管两两串联以后并联在 一起，两组串联在一起的整流器开关管的两个公共端分别连接到负载输出端的两个电极； 所述Delta逆变器与开关整流器并联。Delta逆变器与开关整流器并联之间设置有滤波电 容。Delta逆变器的输出电压通过补偿变压器m次级串联在主电路中以对市电电压 的变化进行补偿，保持输出电压稳定不变。开关整流器的主要作用是为逆变器提供整流直 流电源，保持直流电容上的电压恒定。Delta逆变器由四个IGBT逆变器开关管Tl、T2、T3、 Τ4组成。其中，逆变器开关管Tl与逆变器开关管Τ2串联，逆变器开关管Τ3与逆变器开关 管Τ4串联，逆变器开关管Tl和逆变器开关管Τ2串联后与逆变器开关管Τ3以及逆变器开 关管Τ4并联。开关整流器由四个IGBT整流器开关管Τ5、Τ6、Τ7、Τ8组成，其中，整流器开 关管Τ5与整流器开关管Τ6串联，整流器开关管Τ7与整流器开关管Τ8串联，整流器开关管 Τ5和整流器开关管Τ6串联后与整流器开关管Τ7以及整流器开关管Τ8并联。每个开关管 均反并联一个开关二极管。开关整流器实际上是一个双向SPWM逆变器，在电路中与Delta 逆变器一起对负载构成串并联结构。采用开关整流电路的原因如下向Delta逆变器提供 基本稳定的直流电压；使开关整流器的输入功率因数接近于1，电流的谐波成分减小；使开 关整流器与Delta逆变器间实现功率双向传输。Delta逆变器和开关整流器间并联一个电 容，用于滤除由于器件高频开关动作造成的直流电压纹波和平衡直流输入和输出能量。当市电电压小于设定电压时，Delta逆变器要对市电进行正补偿。因而Delta逆 变器工作在逆变状态，市电通过开关整流器向Delta逆变器供电。电源电压的整个正半周，控制逆变器开关管T3 —直开通，逆变器开关管Tl进行斩波控制，逆变器开关管T2的开通 时序与逆变器开关管Tl相反，开关整流器上的整流器开关管T5、整流器开关管T7开通，与 整流器开关管T5、整流器开关管T7反并联的整流器开关管VD5、整流器开关管VD7起整流 作用；整个负半周，逆变器开关管T2常开，对逆变器开关管T4进行斩波控制，逆变器开关管 T3的开通时序与逆变器开关管T4相反，开关整流器只有与整流器开关管T6、整流器开关管 T8反向并联的整流器开关二极管VD6、整流器开关二极管VD8起整流作用。 当市电电压大于设定电压时，Delta逆变器要对市电进行负补偿。因而，Delta逆 变器工作在整流状态，市电向直流侧电容充电，直流电压上升。当直流电压上升到某一电压 值时，开关整流器处于逆变状态。电容上的电能，经过开关整流器转送到负载上，使电容上 的电压基本保持稳定，不至于上升太高。电源电压的整个正半周，控制逆变器开关管T2 — 直开通，逆变器开关管T4进行斩波控制，逆变器开关管T3的开通时序与逆变器开关管T4 相反；整个负半周，逆变器开关管T3常开，对逆变器开关管Tl进行斩波控制，逆变器开关管 T2的开通时序与逆变器开关管Tl相反。
权利要求一种Delta串联补偿式交流稳压电源，包括市电输入端、负载输出端，特征在于补偿变压器(N1)的次级线圈串联在市电输入端与负载输出端之间的主电路中，补偿变压器(N1)的初级线圈连接在Delta逆变器上；所述Delta逆变器包括四个逆变器开关管(T1、T2、T3、T4)以及反向并联在每一逆变器开关管上的四个逆变器开关二极管(VD1、VD2、VD3、VD4)，所述四个逆变器开关管两两串联以后并联在一起，两组串联在一起的逆变器开关管的两个公共端分别连接到补偿变压器(N1)的初级线圈两端；另有开关整流器包括四个整流器开关管(T5、T6、T7、T8)以及反向并联在每一整流器开关管上的四个整流器开关二极管(VD5、VD6、VD7、VD8)，所述四个整流器开关管两两串联以后并联在一起，两组串联在一起的整流器开关管的两个公共端分别连接到负载输出端的两个电极；所述Delta逆变器与开关整流器并联。
2.根据权利要求1所述的一种Delta串联补偿式交流稳压电源，其特征在于在Delta 逆变器与开关整流器之间并联设置有滤波电容(L)。
3.根据权利要求1或2所述的一种Delta串联补偿式交流稳压电源，其特征在于在 补偿变压器(Ni)的初级线圈与Delta逆变器之间设置有LC滤波器。
专利摘要本实用新型涉及一种新型串联补偿式交流稳压电源，属于电源稳压技术领域，主要包括补偿变压器、Delta逆变器、开关整流器、滤波器和控制单元组成，主要特征在于，补偿变压器次级串联在主电路中，初级连接Delta逆变器，Delta逆变器和开关整流器能够四象限运行，滤波器为并联型LC滤波，控制单元包含电压采集电路、驱动电路、保护电路。本实用新型能够在市电电压波动的时候进行正、负补偿，将输出电压稳定在设定值。具有体积小、输出稳定、稳压精度高、谐波量极低等特点。
文档编号H02M5/458GK201766512SQ20102050198
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者张伟, 王宏刚, 程培温 申请人:山东乐航节能科技股份有限公司