一种基于电力电子器件的电压调节装置的制作方法

【技术领域】

本发明涉及电力设备技术领域，特别涉及一种基于电力电子器件的电压调节装置。

背景技术：

电压是电能主要质量指标之一，电压质量对电力设备运行、线路损耗、工农业生产和人民生活用电都有直接影响。部分低压供电线路，因受各种客观条件限制，造成客户端电压质量差，线路损耗增加，严重影响供、用电效果。

电压调节装置(linevoltageregulator)可以实现单相交流电压的升高或者降低。在长距离输电末端应用较多，将装置串联在馈电线路末端，在一定范围内对线路电压进行自动调整，保证用户的供电电压，也可以减少线路的损耗。

台区变空载电压偏高/重载电压偏低是一种比较常见的问题，采取无功补偿、不平衡补偿等手段，只能对一些由无功和负荷不平衡引发的电压问题起到一定的改善措施，而对由有功负荷的轻重引发的电压问题，需要采取直接调压的措施进行治理。

通常调压措施可以分为变压器有载触头调压、自耦变压器抽头调压、可控硅相控调压和全固态斩波调压几种方案。有载调压、自耦变压器抽头调压都依靠触点进行不同电压的切换，存在触点烧蚀、黏连等故障隐患，不适合台区变的应用，可控硅相控调压又存在较严重的谐波问题，并且输出电压仅仅是有效值得到治理，而电压峰值基本不发生变化，对用户侧的很多设备来说，这种治理没有意义。

技术实现要素：

有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于电力电子器件的电压调节装置，基于igbt的全固态的斩波调压方案，能够对台区变的输出电压在±20％范围内进行无极调节，并且确保输出电压为正弦波，调节迅速，控制精确。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于电力电子器件的电压调节装置，火线l与零线n，在所述火线l与零线n之间设置由多个整流二极管d构成的整流桥、多个双极性晶体管igbt构成的斩波h桥和变压器t1，所述变压器t1的副边绕组串联在所述火线l中，原边绕组连接所述斩波h桥的输出端；所述整流桥和斩波h桥的电路中各连接一组电感l及电容c。

进一步，所述整流桥由四个整流二极管d1、d2、d3、d4串并联构成，所述整流二极管d2、d4并联的共同端连接相线l，所述整流二极管d1、d3并联的共同端连接零线n。

所述整流桥的电路中连接一组电感l1及电容c1，电感l1的一端连接所述整流二极管d1、d2的共同输出端，另一端连接所述斩波h桥；电容c1则并联于所述整流桥的两端。

所述斩波h桥由四个双极性晶体管q1、q2、q3、q4串并联构成，所述双极性晶体管q1、q2的共同端连接电感l1的输出端，所述双极性晶体管q2、q4的共同端连接电感l2的输入端，所述电感l2的输出端则连接变压器t1。

所述斩波h桥的两端并联有电容c2，所述电容c2的一端连接所述双极性晶体管q1、q3的共同端，另一端连接所述所述电感l2的输出端。

较佳的，所述变压器t1的电压变比为5:1。通过所述变压器t1将0-220v可调的正弦波电压按照5:1的比例叠加在l上。

本发明工作原理是：将相线l和零线n经过所述整流二极管d1-d4构成的整流桥整流，转换出π形波，在经过双极性晶体管q1-q4构成的h桥斩波，形成占空比和正反相受控的pwm调制波，此调制波经过lc滤波后成为一个0-220v可调的正弦波电压。再通过变压器t1将此电压按照5:1的比例叠加在火线l上，也就能够在火线l输入电压的正负20％范围内实现无极调节电压。

当负载电压偏高时，可以使lo输出电压降低；而当负载电压偏低时，可以使lo输出电压升高，使输出电压始终维持在要求的范围内。

本发明的有益效果是，基于igbt的全固态的斩波调压方案，能够对台区变的输出电压在±20％范围内进行无极调节，并且确保输出电压为正弦波。

本发明采用电子器件进行控制调节具有响应迅速，控制精确，体积小等优点。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电压调节装置的系统结构示意图。

图2为本发明电压转换的波形示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1与图2，一种基于电力电子器件的电压调节装置，包括火线l与零线n，在所述火线l与零线n之间设置由四个整流二极管d1、d2、d3、d4串并联构成的整流桥、四个双极性晶体管q1、q2、q3、q4串并联构成的斩波h桥和变压器t1，所述变压器t1的副边绕组串联在所述火线l中，原边绕组连接所述斩波h桥的输出端，所述整流桥的电路中连接一组电感l1及电容c1，所述斩波h桥的电路中连接一组电感l2及电容c2。

其中所述整流桥电路中：整流二极管d2、d4并联的共同端连接相线l，所述整流二极管d1、d3并联的共同端连接零线n。电感l1的一端连接所述整流二极管d1、d2的共同输出端，另一端连接所述斩波h桥；电容c1则并联于所述整流桥的两端。

所述斩波h桥电路中：所述双极性晶体管q1、q2的共同端连接电感l1的输出端，所述双极性晶体管q2、q4的共同端连接电感l2的输入端，所述电感l2的输出端则连接变压器t1。所述斩波h桥的两端并联有电容c2，所述电容c2的一端连接所述双极性晶体管q1、q3的共同端，另一端连接所述所述电感l2的输出端。

本发明通过控制电路对电流电压进行采样分析，来对各开关进行控制从而使装置输出正确的电压，其工作原理是：

将相线l和零线n经过整流二极管d1-d4构成的整流桥整流，转换出π形波，在经过双极性晶体管q1-q4构成的h桥斩波，形成占空比和正反相受控的pwm调制波，此调制波经过lc滤波后成为一个0-220v可调的正弦波电压，波形图如图2所示。

通过变压器t1将此电压按照5:1的比例叠加在火线l上，也就能够在火线l输入电压的正负20％范围内实现无极调节电压。

当负载电压偏高时，可以使lo输出电压降低；而当负载电压偏低时，可以使lo输出电压升高，使输出电压始终维持在要求的范围内。

因为变流器采用高频斩波调节，因此确保波形总是正弦波，通过变压器叠加在l上，形成的lo也总是维持正弦波形状。因为变压器设置为5:1的变比关系，因此在负载全负荷范围内实现实现±20％的额定电压调节，变压器t1只需要单相额定容量的20％，因此变压器体积比较小。

图1中所示的整流桥、h桥等半导体变流器部分，为全固态设计，因为输出电流仅有额定电流的20％，体积也非常小。本发明采用电子器件进行控制调节具有响应迅速，控制精确，体积小，调压方便等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。