单开关交流斩波双向调压电路的制作方法

[一]技术领域本发明涉及交流斩波双向调压电路，尤其是涉及到带有升压高频变压器的交流斩波双向调压电路。

[二]

背景技术：
交流斩波双向调压电路是连续、无级、无触点、高性能、高性价比补偿式交流稳压电源和ups电源最重要关键的核心技术。现有交流斩波双向调压电路有六开关、五开关、四开关、三开关和双开关四大类，还未见有单开关交流斩波双向调压电路。同一发明人在2018年1期<电源学报>上发表的龚氏半桥和全桥双向调节原理中，发明的双开关和四开关双向调压电路，前者需要有2个串联交流电源，或带中心抽头的工频自耦变压器，才能实现输出双向电压调压，并且调压范为仅为输入电压的一半。

[三]

技术实现要素：
本发明的目的是要再减少1个双向开关，发明一种仅用一个双向开关就能达到调节双向输出电压的电路，称本发明为龚氏单开关双向调压电路。

为实现上述的目的，本发明的单开关交流斩波双向调压电路，它由1个升压高频变压器t、1个双向开关s、3个电容c1～c3、3个电感l1～l3及其控制电路组成，其中：电感l1和l2可以是绕在同一磁芯上的耦合电感z，电容c1、c2与电感l1、l2交叉连接，s由2个或4个二极管和2个或1个三极管组成，有2个交流输入端(1、2)，2个调压输出端(3、1)，其特征在于：电容c1、c2与电感l1、l2交叉连接，第一输交流输入端(1)与第一调压输出一端、双向开关s一端连接，双向开关s另一端(4)与电感l1一端、电容c2一端连接，电感l1另一端(5)与绕组w1一端、电容c1一端连接，绕组w1另一端(6)与电容c2另一端、电感l2一端连接，第二交流输入端(2)与电感l2另一端、电容c1另一端、电容c3一端、绕组w2一端连接，绕组w2另一端(7)与电感l3一端连接，第二调压输出端(3)与电感l3另一端、电容c3另一端连接。w2绕组匝数多于w1绕组匝数。

[四]附图说明附图1本发明的单开关交流斩波双向调压电路。附图2本发明的另一个单开关交流斩波双向调压电路。其中：s是双向斩波开关，d1、d2是二极管，v1、v2是三极管，t是高频升压变压器，w1、w2是t的初、次绕组，l1、l2是z的两个绕组的电感，l3是电感，c1～c3是电容，2是交流输入端，3是调压输出端，1是交流输入和调压输出公共端。

[五]具体实施方式由附图1可知：

s由2个二极管d1、d2和2个三极管v1、v2组成。l1、l2是z的2个相同绕绕组构成的2个电感，w1、w2是t的初、次绕组。

设w2匝数是w1的3倍。其工作原理如下：

a)在s1不导通时，调压输出3端的电位等於2端电位，调压输出两端(3、1)电压等於交流输入两端(2、1)电压。

b)在s1通断比等于1比3时，由于高频升压变压器升压比是1比3，因此，单开关斩波调压电路输出两端(3、2)与交流输入两端(2、1)电压相等，调压输出两端(3、1)等於零。

c)在s1通断比等于2比3时，由于高频升压变压器升压比是1比3，因此，单开关斩波调压电路输出两端(3、2)与交流输入两端(2、1)电压的2倍，调压输出两端(3、1)等於反相交流输入(2、1)电压。

由上可知：在选用高频升压变压器升压比为三倍时，只要双向开关s的通断比从零到2/3之间连续无级调节，就能在调压输出两端(3、1)电压实现双向调压，调压范围为正负交流输入两端的电压。

附图2对比附图1可知：附图2中用2个没有耦合的电感l1和l2替代附图1中的1个耦合电感z中的2个电感，它们的双向调压电路原理完全相同。

还应特别指出：本发明附图1和附图2中的双向开关s用4个二极管和1个三极管组成也是本发明保护范围之内。

由上可知：本发明与同一发明人发明的龚氏半桥双向调压电路相比，不但节省了1个双向电子开关，并且双向调节范围增大2倍，还用高频变压器替代龚氏半桥双向调压电路中的工频倒相自耦变压器，本发明具有损耗低、成本低，重量轻和体积小等优势，可广泛用于交流斩波调压补偿式交流稳压电源和ups电源等需要双向调压的设备，具有较大社会效益和经济效益。

技术特征：

1.单开关交流斩波双向调压电路，它由1个升压高频变压器t、1个双向开关s、3个电感l1～l3、及其控制电路组成，s由2个或4个二极管和2个或1个三极管组成，w2、w2是t的初、次级绕组，双向调压电路有2个交流输入端(1、2)，2个调压输出端(3、1)，其特征在于：电容c1、c2与电感l1、l2交叉连接，第一输交流输入端(1)与第一调压输出一端、双向开关s一端连接，双向开关s另一端(4)与电感l1一端、电容c2一端连接，电感l1另一端(5)与绕组w1一端、电容c1一端连接，绕组w1另一端(6)与电容c2另一端、电感l2一端连接，第二交流输入端(2)与电感l2另一端、电容c1另一端、电容c3一端、绕组w2一端连接，绕组w2另一端(7)与电感l3一端连接，第二调压输出端(3)与电感l3另一端、电容c3另一端连接。

2.依据权利要求1所述的单开关交流斩波双向调压电路，其特征在于：l1和l2是绕在同一磁芯上的耦合电感z。

3.依据权利要求1所述的单开关交流斩波双向调压电路，其特征在于：高频变压器t次级绕组匝数是初级绕组匝数2倍以上。

技术总结
本发明属于电力电子科学领域交流斩波双向调压基础电路。单开关交流斩波双向调压电路，它由1个升压高频变压器T、1个双向开关S、3个电容C1～C3、3个电感L1～L3及其控制电路组成，其中：电感L1、L2是绕在同一磁芯上的耦合电感Z或是独立电感，电容C1、C2与电感L1、L2交叉连接，S由2个或4个二极管和2个或1个三极管组成，有2个交流输入端(1、2)，2个调压输出端(3、1)，连续调节双向开关S的通断比就能连续调节双向输出电压。本发明具有双向开关数量最少、结构简单、成本低、效率高、精度高、性价比高等众多优点，可用于补偿交流稳压电源。本发明有望收录在电力电子教科书和交流稳压电源科教书。

技术研发人员：龚秋声
受保护的技术使用者：龚秋声
技术研发日：2020.04.06
技术公布日：2020.06.09