專利名稱：快速寬限凈化高可靠交流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種工頻交流穩(wěn)壓電源，特別是對交流穩(wěn)壓電源的動態(tài)響應特性和寬范圍穩(wěn)壓特性，適用于電網(wǎng)電壓在140伏至300伏內(nèi)變化時能輸出穩(wěn)定的220伏電壓。
目前，已公知的穩(wěn)壓技術(shù)中有兩種穩(wěn)壓原理，串聯(lián)補償原理和并聯(lián)調(diào)節(jié)原理。凈化電源是采用正弦能量分配器實現(xiàn)穩(wěn)壓，它屬于串聯(lián)補償原理穩(wěn)壓。寬限凈化電源采用輸入諧振變換并聯(lián)分流調(diào)節(jié)原理實現(xiàn)穩(wěn)壓。由于它們的穩(wěn)壓機制不同各有優(yōu)缺點，凈化電源在185伏至242伏內(nèi)穩(wěn)壓，穩(wěn)壓范圍較窄，且在上限電壓時隨著可控硅導通角的減小，其動態(tài)特性變差，特別是負載階躍擾動時，輸出電壓顯阻尼振蕩，加長了應變時間。寬限凈化電源由于采用輸入諧振變換并聯(lián)分流調(diào)節(jié)穩(wěn)壓，容易做到100伏至330伏內(nèi)穩(wěn)壓，但是穩(wěn)壓范圍越寬其動態(tài)響應特性也越差，特別是在下限電壓時的切除負載擾動將產(chǎn)生大的超調(diào)電壓，過渡時間很長，不適應對動特性要求較高的電子設備。
參考資料“電源調(diào)節(jié)器的新概念凈化電源分析”張汝海張俠華林秀英第八屆全國電源技術(shù)年會論文集1988“一種新型交流電源調(diào)節(jié)器”韋志誠現(xiàn)代電源交流穩(wěn)壓電源專輯1987.8“高可靠寬限凈化交流穩(wěn)壓電源”黃遠義專利號91103305.X本發(fā)明的目的是提供一種能在寬范圍內(nèi)穩(wěn)壓并且具有快速的動態(tài)響應特性的交流穩(wěn)壓電源。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的把串聯(lián)補償穩(wěn)壓和并聯(lián)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓原理組合成串并聯(lián)復合穩(wěn)壓。
由于采用了上述方案，串并聯(lián)復合穩(wěn)壓即保存了串聯(lián)補償穩(wěn)壓在下限動態(tài)響應特性好、又保存了并聯(lián)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓在上限動態(tài)響應特性好的優(yōu)點，克服了串聯(lián)補償穩(wěn)壓在上限動態(tài)響應特性差和并聯(lián)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓下限動態(tài)響應特性差的缺點，穩(wěn)壓范圍也較寬的特點。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。


圖1是本發(fā)明的主回路電路工作原理圖。
圖中a、b為輸入端，c為共模地，d、e為輸出端，v為輸出電壓表，k為開關(guān)，p為保險，Lo1、Lo2、Co1、Co2組成輸入濾波器，L1、L2為中心抽頭的耦合電感，L3為限流電感，L4為分流電感，C1為降壓電容，C2為升壓電容，T1、T2為雙向可控硅，R1、C3、R6、C7為阻容吸收器，R2、R3、C4、R4、R5、C6為抗于擾元件，C3、L5為三次諧波濾波器，MPU為中央控制器通過引腳a1～a8與主回路相聯(lián)接。
當輸入下限電壓時，從MPU的引腳a6發(fā)出的觸發(fā)脈沖前移到最小，a4引腳的觸發(fā)脈沖后移到最大，使T1處于全開通，T2處于關(guān)斷狀態(tài)，流過L2的電流經(jīng)L1、L2之間的互感M實現(xiàn)把輸出電壓升壓，同時C2與L1、L2、L3之間所構(gòu)成的等效電感形成諧振升壓進一步提高了輸出電壓，C2還有濾除電網(wǎng)中高次諧波的濾波功能。
當輸入上限電壓時，從a6腳發(fā)出的觸發(fā)脈沖后移到最大，a4腳的觸發(fā)脈沖前移，T1處于關(guān)斷狀態(tài)，T2處于導通狀態(tài)，L1與L4構(gòu)成一個電感分壓器把輸出降壓，同時流過L2的容性電流通過互感M實現(xiàn)進一步降壓。
串并聯(lián)復合穩(wěn)壓還有適應負載特性強和輸入功率因數(shù)高的特點。負載為感性時通過調(diào)節(jié)減小L4的電流和增大L2的電流來補償負載的感性電流，負載為容性時增加L4的電流和減小L2的電流來補償負載的容性電流實現(xiàn)穩(wěn)壓。
下限電壓時通過L2的是感性電流，通過L1的是容性電流，而輸入電流的無功分量正好被對消，上限時通過L2的是容性電流，通過L1的是感性電流，輸入電流的無功分量也正好相消，正常輸入電壓時T1、T2都處于部分開通，輸入的無功分量也被相消，減小了輸入電流，提高了電源的輸入功率因數(shù)指標。
圖2為中央控制器MPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
輸入電壓從引腳a2進入輸入取樣器，經(jīng)裂相多相整流獲得無時滯且平滑的前饋信號，直接作用于壓控移相器和反相后作用于流控移相器，輸出電壓經(jīng)a4到輸出取樣，經(jīng)包絡檢波和低通濾波后送到比較器與基準電壓相減，其誤差電壓經(jīng)比例積分器后成為反饋通道信號，前饋信號與反饋信號共同實現(xiàn)對壓控移相與流控移相器的控制，移相脈沖經(jīng)門控電路，驅(qū)動電路后分別從引腳a6、a4輸出控制T1、T2實現(xiàn)閉環(huán)反饋控制穩(wěn)壓。
反饋環(huán)回內(nèi)因有低通濾波器和比例積分器，雖然積分控制能獲得精確的穩(wěn)壓指標，但反應速度較慢，開環(huán)的前饋因無時滯環(huán)節(jié)，能快速調(diào)節(jié)因輸入電壓突變所造成的輸出變化，加快了源效應的動態(tài)響應速度。
自適應器的目的是根據(jù)輸入電壓自動調(diào)節(jié)比例積分器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以保證閉環(huán)控制系統(tǒng)在輸入大范圍內(nèi)變化時的全局穩(wěn)定性。
圖3是本發(fā)明的矢量控制原理中即有被控對象的矢量模型又有控制器的標量模型，串并聯(lián)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓是一個多變量交叉控制系統(tǒng)。
圖4是本發(fā)明的實施例中MPU1，MPU2分別控制L3中兩支串聯(lián)雙向可控硅T1、T3和控制L4中兩支并聯(lián)的雙向可控硅T2、T5，用T4把T1的控制信號電位移位到低電平而省去變壓器或光耦隔離。
MPU1整定在220伏，MPU2整定在222伏，正常工作時由MPU1控制T1、T2工作，T3處于先開通狀態(tài)，T5處于旁待狀態(tài)，輸出220伏。
當T1出現(xiàn)短路故障或T2出現(xiàn)開路故障時，輸出電壓自動切換為222伏，由MPU2控制T3、T5繼續(xù)工作，同時經(jīng)電流互感器B驅(qū)動發(fā)光二極管D發(fā)光指示出“系統(tǒng)已有故障備份電路已投入工作”這樣就實現(xiàn)了用硬件冗余備份的方案來提高交流穩(wěn)壓電源的可靠性指標。
權(quán)利要求
1.一種快速寬限凈化高可靠交流穩(wěn)壓電源，由輸入濾波器，主回路電路，雙向可控硅，控制器電聯(lián)接構(gòu)成，其特征是通過有中心抽頭的電感耦合線圈，降壓電容，限流電感，升壓電容，分流電感構(gòu)成串聯(lián)補償穩(wěn)壓和并聯(lián)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓的復合穩(wěn)壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速寬限凈化高可靠交流穩(wěn)壓電源，其特征是電感耦合線圈的中心抽頭接在輸入濾波器后的高電位端，一端接降壓電容，另一端接升壓電容，降壓電容和升壓電容的另一端并接在輸入濾波器后的低電位端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速寬限凈化高可靠交流穩(wěn)壓電源，其特征是限流電感與雙向可控硅串聯(lián)，限流電感的另一端并接在降壓電容的高電位端，雙向可控硅的另一極并接到降壓電容的低電位端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速寬限凈化高可靠交流穩(wěn)壓電源，其特征是分流電感與雙向可控硅串聯(lián)，分流電感的另一端并接在升壓電容的高電位端，雙向可控硅的另一極并接到升壓電容的低電位端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速寬限凈化高可靠交流穩(wěn)壓電源，其特征是控制限流電感的雙向可控硅是一支或多支串聯(lián)的雙向可控硅，控制分流電感的雙向可控硅是一支或多支并聯(lián)的雙向可控硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速寬限凈化高可靠交流穩(wěn)壓電源，其特征是一套控制器或多套控制器控制限流電感中的一支或多支串聯(lián)的雙向可控硅和分流電感中一支或多支并聯(lián)的雙向可控硅。
全文摘要
一種快速寬限凈化高可靠交流穩(wěn)壓電源，由輸入濾波器，主回路電路，雙向可控硅，控制器構(gòu)成，它把串聯(lián)補償穩(wěn)壓與并聯(lián)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓原理組合在一起，能在電網(wǎng)電壓140伏—300伏范圍內(nèi)滿載輸出200伏，且在源階躍或負載階躍擾動時具有小的超調(diào)電壓和快速的動態(tài)過渡時間，通過電子器件的冗余備份，實現(xiàn)了交流穩(wěn)壓電源的快速、寬限、凈化等功能。
文檔編號G05F1/20GK1072277SQ91108409
公開日1993年5月19日 申請日期1991年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月4日
發(fā)明者黃遠義 申請人:黃遠義