一种二极管续流的交流斩波主电路结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种二极管续流的交流斩波主电路结构，主要解决现有技术中交流斩波的续流不及时和斩波频率进一步提高受到限制的问题。本发明包括交流斩波主电路和负载，交流斩波主电路包括交流斩波开关组件、担任续流功能的二极管D1和D2，担任汇流和隔离功能的交流同步开关T1和T2、滤波电容C和交流负载RL。本发明实现了采用两只二极管和两只交流电同步开关及电路连接对交流斩波的正、负半波分别进行及时续流的目的，由于是在斩波开关每次关断时的及时续流，且不再需要设置死区时间，所以使得斩波频率得以进一步提高，达到提升交流斩波电路性能的目的。
【专利说明】一种二极管续流的交流斩波主电路结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及市电交流斩波调压【技术领域】，是一种二极管续流的交流斩波主电路结构。
【背景技术】
[0002]见图1，交流斩波是实现市电调压变换的一种最好的技术形式，当交流斩波后所接负载是电感性时，由于感抗的作用，就必须要在斩波开关关断时进行续流。目前采取的续流方案均是采用在交流斩波开关组件后并联连接承担续流作用的电子开关的结构形式来实现续流；就是说，无论斩波开关电路的具体结构如何，都必不可少的要在斩波开关I后的电路上并接续流开关2 ;斩波开关和续流开关都是采用IGBT开关元件，IGBT开关元件的开通和关断需要时间，而为了防止续流开关2导通可能造成对斩波后电路的短路，必需对斩波电子开关和续流开关的控制信号进行非常精确的控制，而且还必须在斩波开关关断时刻和续流开关开通时刻之间设置一个间隔时间，俗称“死区时间”，因为有“死区时间”，所以会造成在斩波开关在关断时的续流不及时，还因为需要设置“死区时间”，使得交流斩波的频率进一步提高受到了限制。在进行三相交流斩波时，还需要对斩波电子开关和续流电子开关的控制信号的相位进行更为精确和复杂的控制。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是克服现今交流斩波主电路结构的不足，提供了一种用二极管作为续流元件实现续流的交流斩波主电路结构，本发明的主电路结构由两只二极管和两只交流同步开关通过电路连接，实现了无需设置“死区时间”，在斩波开关关断瞬间就进行的及时续流。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种二极管续流的交流斩波主电路结构，包括交流斩波开关组件、由二极管Dl和二极管D2组成的二极管续流组件、由交流同步开关Tl和交流同步开关T2组成的交流同步开关组件、滤波电容以及负载。交流斩波开关组件的输入端与市电的相线连接，二极管Dl的正极、二极管D2的负极和滤波电容的一端均与市电的中性线连接，交流斩波开关组件的正半波输出端与二极管Dl的负极和交流同步开关Tl的集电极连接，交流斩波开关组件的负半波输出端与二极管D2的正极和交流同步开关T2的发射极连接，交流同步开关Tl的发射极和交流同步开关T2的集电极连接构成连接点,连接点与滤波电容的另一端连接,交流负载的两端与滤波电容的两端并联。
[0005]进一步的，所述连接点和所述滤波电容及所述负载的连接点之间串联有电感线圈L0
[0006]交流斩波开关组件的正半波输出端与二极管Dl的负极形成的连接点与交流同步开关Tl的集电极之间串联有电感线圈LI，交流斩波开关组件的负半波输出端与二极管D2的正极形成的连接点与交流同步开关Tl的发射极之间串联有电感线圈L2。
[0007]进一步的，二极管续流的交流斩波主电路结构还包括电容Cl和电容C2，交流同步开关Tl的集电极和电感线圈LI的连接点与电容Cl的一端连接，交流同步开关T2的发射极和电感线圈L2的连接点与电容C2的一端连接，电容Cl的另一端和电容C2的另一端均与市电的中性线连接。
[0008]具体地，交流同步开关Tl的导通和关断、交流同步开关T2的导通和关断均与市电的正半波和负半波的交替变化同步。
[0009]二极管续流的交流斩波主电路结构组成的二极管续流的三相交流斩波主电路包括三个二极管续流的交流斩波主电路结构和三相交流电源，三个二极管续流的交流斩波主电路结构的电源输入端分别与所述三相交流电源的每条相线连接，三个二极管续流的交流斩波主电路结构的输出端与三相负载连接。
[0010]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(I)本发明通过两只二极管和两只交流同步开关及电路连接实现对交流斩波电路的续流功能，使交流斩波开关组件关断时的续流得以及时，比采用专设续流开关元件的续流的效果更好。
[0011](2)本发明对斩波控制电路的要求更为简单，相对现有技术，提高了本发明工作的可靠性。
[0012](3)本发明可以应用于任何性质负载的交流斩波调压，生产出通用的交流斩波器。也可以生产出具有自动稳压功能的交流电源。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明现有技术的电路图。
[0014]图2是本发明中实施例1的电路图。
[0015]图3是图2中交流斩波开关组件的正半波输出端输出的斩波电压波形图。
[0016]图4是图2中交流斩波开关组件的负半波输出端输出的斩波电压波形图。
[0017]图5是交流同步开关Tl集电极上的电压波形图。
[0018]图6是交流同步开关T2发射极上的电压波形图。
[0019]图7是交流同步开关Tl门极电压波形图。
[0020]图8是交流同步开关T2门极电压波形图。
[0021]图9是负载上的电压波形图。
[0022]图10是本发明实施例2方式的电路图。
[0023]图11是本发明实施例3方式的电路图。
[0024]图12是本发明实施例4方式的电路图。
[0025]图13是本发明实施例5方式的电路图。
[0026]图14是本发明实施中的斩波开关电路图。
[0027]图15是本发明实施中的斩波开关电路图。
[0028]图16是本发明实施中的斩波开关电路图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0030]实施例1
如图2至图9所示，由交流斩波开关组件进行交流斩波，斩波后的电路被分成为正半波电路和负半波电路，交流斩波开关组件的正半波输出端依次与二极管Dl的负极和交流同步开关Tl的集电极连接，交流斩波开关组件的负半波输出端依次与二极管D2的正极和交流同步开关T2的发射极连接，交流同步开关Tl的发射极与交流同步开关T2的集电极都与滤波电容的一端连接，二极管Dl的正极与续流二极管D2的负极连接后还与滤波电容的另一端和市电的中性线相连接，交流同步开关Tl的门极与交流同步开关T2的门极控制电压的高电位均交替出现，且与市电(交流电)同步，使得交流同步开关Tl与交流同步开关T2随交流电的正、负半波交替开通和关断，且与交流电正负半波过零时刻同步，即交流同步开关Tl在正半波斩波期间一直处于导通状态，二极管Dl的正、负极与交流同步开关Tl的集电极、发射极和负载构成了交流正半波的斩波续流回路，由于交流同步开关T2在正半周期间处于截止状态，所以正半周的斩波电流不会经过续流二极管D2到中性线形成短路。同理，交流同步开关T2在负半波斩波期间一直处于导通状态，二极管D2的正、负极与交流同步开关Tl的集电极、发射极和负载构成了交流负半波的斩波续流回路，由于交流同步开关Tl在负半周期间处于截止状态，所以负半周的电流不会经过续流二极管Dl到中性线形成短路。由于交流同步开关Tl的发射极与T2的集电极和滤波电容的一端并接在一起并连接负载，使斩波后的交流正、负半波得以汇合，所以在负载得到了斩波调压后的完整正弦波电压输出。
[0031]本发明中交流斩波开关组件I输出正半波和输出负半波、交流同步开关Tl的导通和关断、交流同步开关T2的导通和关断均与市电的正半波和负半波的交替变化同步。
[0032]图3是交流斩波开关组件的正半波输出端输出的斩波电压波形图。图4交流斩波开关组件的负半波输出端输出的斩波电压波形图。图5是交流同步开关Tl集电极上的电压波形图。图6是交流同步开关T2发射极上的电压波形图。图7和图8分别是交流同步开关Tl和T2门极电压波形图。图9是负载上的电压波形图。
[0033]实施例2
如图10所示，本实施例与实施例1的区别之处在于，交流同步开关Tl的发射极和交流同步开关T2的连接点及滤波电容4和负载5的连接点之间串联有电感线圈L ;电感线圈L用于过滤从交流同步开关Tl的发射极和交流同步开关T2的连接点输出的正弦波，使负载得到的更纯净的交流电压。
[0034]实施例3
如图11所示，本实施例与实施例1和实施例2的区别之处在于，交流斩波开关组件I的正半波输出端与二极管Dl的负极形成的连接点与交流同步开关Tl的集电极之间串联有电感线圈LI，交流斩波开关组件I的负半波输出端与二极管D2的正极形成的连接点与交流同步开关Tl的发射极之间串联有电感线圈L2。电感线圈LI用于过滤交流斩波开关组件输出的正半波电流，电感线圈L2用于过滤交流斩波开关组件输出的负半波电流，使本发明滤波能力更强，输出的交流电的波形更为完美。
[0035]使用时可根据需要选择使用电感线圈L,还是使用电感线圈LI和电感线圈L2滤波，也可同时使用电感线圈L、电感线圈LI和电感线圈L2滤波。
[0036]实施例4
如图12所示，本实施例与实施例1至实施例3的区别之处在于，二极管续流的交流斩波主电路结构还包括电容Cl和电容C2，交流同步开关Tl的集电极和电感线圈LI的连接点与电容Cl的一端连接，交流同步开关T2的发射极和电感线圈L2的连接点与电容C2的一端连接，电容Cl的另一端和电容C2的另一端均与市电的中性线连接；电容Cl和电容C2用于提高本发明的滤波强度，使输出的交流电的波形更为完美。
[0037]使用时可根据需要选择使用滤波电容C滤波，还是使用电容Cl和电容C2滤波，也可同时使用滤波电容C、电容Cl和电容C2滤波。
[0038]实施例5
如图13所示，本实施例与实施例1至实施例4的区别之处在于，运用三个二极管续流的交流斩波主电路结构组成的二极管续流的三相交流斩波主电路包括三个二极管续流的交流斩波主电路结构和三相交流电源，三个二极管续流的交流斩波主电路结构的电源输入端分别与三相交流电源的每条相线连接，三个二极管续流的交流斩波主电路结构的输出端与三相负载连接。
[0039]上述5个实施例中，交流斩波开关组件I的主要有三种构成方式。见附图14，是由晶体管IGBT、二极管Dl、D2、D3、D4、D5和D6构成，D3、D4、D5和D6组成整流桥，整流桥的正输出端接IGBT的集电极，整流桥的负输出端接IGBT的集电极，整流桥的一个交流输入端接市电电源相线L，整流桥的另一个交流输入端与Dl的正极和D2的负极相连接，Dl的负极就是斩波的正半波输出端，D2的正极就是斩波的负半波输出端；另一种是如图15，是由晶体管IGBT1、IGBT2、二极管Dl和D2构成，IGBTl的集电极与IGBT2的发射极均与市电电源相线L连接，IGBTl的发射极与二极管Dl的正极连接，IGBT2的集电极与二极管D2的负极连接，Dl的负极就是斩波的正半波输出端，D2的正极就是斩波的负半波输出端；另一种是如图16，是由晶体管IGBT1、IGBT2、二极管Dl和D2构成，IGBTl的集电极接市电电源相线L，IGBTl的发射极与IGBT2的发射极连接，IGBT2的集电极与Dl的正极和D2的负极连接，Dl的负极就是斩波的正半波输出端，D2的正极就是斩波的负半波输出端。
[0040]按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。。
【权利要求】
1.一种二极管续流的交流斩波主电路结构，包括交流斩波开关组件(I)、由二极管Dl和二极管D2组成的二极管续流组件(2)、由交流同步开关Tl和交流同步开关T2组成的交流同步开关组件(3)、滤波电容(4)以及负载(5)，其特征在于，所述交流斩波开关组件(I)的输入端与市电的相线连接，二极管Dl的正极、二极管D2的负极和滤波电容(4)的一端均与市电的中性线连接，所述交流斩波开关组件(I)的正半波输出端与二极管Dl的负极和交流同步开关Tl的集电极连接，所述交流斩波开关组件(I)的负半波输出端与二极管D2的正极和交流同步开关T2的发射极连接，交流同步开关Tl的发射极和交流同步开关T2的集电极连接构成连接点，所述连接点与滤波电容(4)的另一端连接,所述负载(5)的两端与所述滤波电容(4)的两端并联。
2.根据权利要求1所述的二极管续流的交流斩波主电路结构，其特征在于，所述连接点和所述滤波电容(4)及所述负载(5)的连接点之间串联有电感线圈L。
3.根据权利要求2所述的二极管续流的交流斩波主电路结构，其特征在于，交流斩波开关组件(I)的正半波输出端与二极管Dl的负极形成的连接点与交流同步开关Tl的集电极之间串联有电感线圈LI，交流斩波开关组件(I)的负半波输出端与二极管D2的正极形成的连接点与交流同步开关Tl的发射极之间串联有电感线圈L2。
4.根据权利要求3所述的二极管续流的交流斩波主电路结构，其特征在于，还包括电容Cl和电容C2，交流同步开关Tl的集电极和电感线圈LI的连接点与电容Cl的一端连接，交流同步开关T2的发射极和电感线圈L2的连接点与电容C2的一端连接，电容Cl的另一端和电容C2的另一端均与市电的中性线连接。
5.根据权利要求1所述的二极管续流的交流斩波主电路结构，其特征在于，交流同步开关Tl的导通和关断、交流同步开关T2的导通和关断均与市电的正半波和负半波的交替变化同步。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的二极管续流的交流斩波主电路结构组成的二极管续流的三相交流斩波主电路，其特征在于，包括三个二极管续流的交流斩波主电路结构和三相交流电源，三个二极管续流的交流斩波主电路结构的电源输入端分别与所述三相交流电源的每条相线连接，三个二极管续流的交流斩波主电路结构的输出端均与三相负载连接。
【文档编号】H02M5/293GK104467448SQ201410759980
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】韩亚兰 申请人:韩亚兰