專利名稱：電力電子交流調(diào)壓控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電力電子交流調(diào)壓控制器是一種可以通過手動或弱電控制帶負(fù)載無級平滑調(diào)節(jié)交流電壓的功率電子設(shè)備。
現(xiàn)有的交流調(diào)壓裝置主要是接觸式調(diào)壓器。它是一種可調(diào)的自耦變壓器，導(dǎo)線均勻地繞在環(huán)形卷鐵芯的四周，憑借轉(zhuǎn)軸及刷架的作用使電刷沿繞組徑向裸露的表面滑動，以此來改變電刷接觸位置，改變二次側(cè)繞組的匝數(shù)從而調(diào)節(jié)輸出電壓的。在一些自動控制系統(tǒng)中通常由弱電訊號經(jīng)電子線路放大處理后，控制伺服電機，通過齒輪機構(gòu)傳動，轉(zhuǎn)動軸架達到控制輸出電壓的目的。由于存在著齒輪機構(gòu)的機械，特別是接觸碳刷的機械磨損，因此需經(jīng)常人工維護，可靠性不高。另外響應(yīng)速度很慢。其它類型的電力交流調(diào)壓裝置還有感應(yīng)調(diào)壓器和磁控變壓器。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率較低、造價昂貴，而應(yīng)用晶閘管相控的交流調(diào)壓裝置其輸出為切割波含有大量的諧波成份應(yīng)用面很窄。
本實用新型的目的是設(shè)計一種輸出波形畸變很小，可以方便的用手動或外接弱電訊號控制的，帶負(fù)載無級平滑調(diào)節(jié)的，無需維護，工作十分可靠的交流調(diào)壓裝置。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的在一個由可控電感式調(diào)壓主回路1，脈寬調(diào)制控制及驅(qū)動電路2，控制電壓源3組成的電力電子交流調(diào)壓控制器中，可調(diào)電感式調(diào)壓主回路1由自耦變壓器B1、電抗器L、雙向可控硅SCR及電容器C1、C2、C3組成，自耦變壓器B1的抽頭接電網(wǎng)輸入端，自耦變壓器繞組N1端接交流輸出，繞組N2端與電抗器L連接，L另一端與雙向可控硅SCR陽極連接，SCR陰極接電源零線，電容C1并聯(lián)在L和SCR串聯(lián)支路兩端，電容C2并聯(lián)在B1兩端，電容C3接在交流輸出相線和零線之間，裝置中脈寬調(diào)制控制及驅(qū)動電路2，由與電源同步的鋸齒波發(fā)生器22、輸出電壓反饋取樣回路23、電壓差動放大器24、比較器及觸發(fā)驅(qū)動電路25組成控制電壓源3與輸出電壓反饋取樣回路23分別接電壓差動放大器24的兩個輸入端，比較器及觸發(fā)驅(qū)動電路25的輸出接雙向可控硅SCR的觸發(fā)極。
下面參照附圖詳細(xì)說明。


圖1是本實用新型的系統(tǒng)方框圖。
圖2是本實用新型的電路圖。
當(dāng)控制電壓源給定一直流控制電位時，電壓差動放大器24的輸出端會有一相應(yīng)的直流輸出，它和與電源同步的鋸齒波發(fā)生器22輸出共同作用于比較器及觸發(fā)驅(qū)動電路25，其輸出控制主回路中SCR的導(dǎo)通角度的大小，從而改變電抗器L的等效電感量。當(dāng)控制電壓上升時，SCR的導(dǎo)通角增大，L、C1并聯(lián)支路呈感性，支路電流在變壓器B1的N2繞組上的壓降與輸入同相，耦合到N1上與輸入電壓串聯(lián)，使輸出電壓升高。當(dāng)控制電壓下降時，SCR的導(dǎo)通角減小，L、C1并聯(lián)支路呈容性，支路電流在變壓器B1的N2上的壓降與輸入反相。藕合到N1繞組上的電壓與電網(wǎng)電壓相減，使輸出電壓下降。這樣系統(tǒng)能隨控制電壓改變變壓器B1上的電壓的大小和相位，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。輸出電壓反饋取樣接入電壓差動放大器使系統(tǒng)穩(wěn)定在控制電壓所給定的輸出電壓上，并對輸入電壓的波動具備穩(wěn)壓作用。電路中的C1和L1、SCR支路的并聯(lián)諧振回路、C2和B1并聯(lián)諧振回路構(gòu)成二級濾波器，使諧波成分大為減少。電容C3并接在輸出端，進一步減小波形失真。
在實例中輸出電壓反饋取樣回路23由接在交流穩(wěn)壓輸出端變壓器B3的二次繞組經(jīng)BL2整流，其輸出負(fù)端接公共端，其輸出正端經(jīng)電阻R8與R12連接，R12另一端接公共端，電容C33并聯(lián)于R12兩端，R8與R12的連接端接電壓差動放大器24中運放34的同相輸入端。理論和實踐證明當(dāng)B2二次側(cè)設(shè)計電壓足夠高R8取值足夠大時，R12兩端電壓與調(diào)壓主回路的輸出電壓有效值大致成正比，而與輸出交流電壓波形是否其畸變基本無關(guān)。這保證了輸出波形存在畸變情況下的控制精度。
實施例中控制電壓源由R9和D2組成的基準(zhǔn)電壓回路和電位器W組成。R9一端接內(nèi)部電源正端，另一端接穩(wěn)壓二極管。電位器W接基準(zhǔn)電壓回路，滑動端經(jīng)電阻R10接電壓差動放大器反向輸入端。手動調(diào)節(jié)電位器即可控制主回路輸出交流電壓。控制電壓源也可以是外接直流控制電壓，當(dāng)該電壓反映某一物理量變化規(guī)律時，可方便的組成交流調(diào)壓自動控制系統(tǒng)。
本實用新型是一種應(yīng)用正弦能量分配技術(shù)的交流調(diào)壓控制裝置。它可以改變直流控制電壓的大小來均勻調(diào)節(jié)輸出電壓，輸出波形好，響應(yīng)速度快，無須日常維護。具有很高的可靠性，這在自動控制系統(tǒng)中取代伺服電機—接觸式調(diào)壓器系統(tǒng)具有十分重要的意義。它兼有良好穩(wěn)壓功能和負(fù)載調(diào)整能力，這是其他交流調(diào)壓裝置無可比擬的，十分適合實驗室測試需要。實施例中，樣機額定輸出功率3KW，輸出電壓的調(diào)節(jié)深度達到1.6，波形失真小于5％，適應(yīng)負(fù)載阻性、感性、容性，能承受沖擊電流，替代常用接觸式調(diào)壓器，可滿足大部分工礦企業(yè)的需要。
權(quán)利要求1.一種電力電子交流調(diào)壓控制器，其特征是它由可調(diào)電感式調(diào)壓主回路1、脈寬調(diào)制控制及驅(qū)動電路2、控制電壓源3組成，所述可調(diào)電感式調(diào)壓主回路1由自耦變壓器B1、電抗器L、雙向可控硅SCR及電容器C1、C2、C3組成，自耦變壓器B1的抽頭接電網(wǎng)輸入端、自耦變壓器繞組N1端接交流輸出、繞組N2端與電抗器L連接，L另一端與雙向可控硅SCR陽極連接，SCR陰極接電源零線，電容C1并聯(lián)在L和SCR串聯(lián)支路兩端，電容C2并聯(lián)在B1兩端，電容C3接在交流輸出相線和零線之間，裝置中脈寬調(diào)制控制及驅(qū)動電路2由與電源同步的鋸齒波發(fā)生器22、輸出電壓反饋取樣回路23、電壓差動放大器24、比較器及觸發(fā)驅(qū)動電路25組成，控制電壓源3與輸出電壓反饋取樣回路23分別接電壓差動放大器24的兩個輸入端，比較器及觸發(fā)驅(qū)動電路25的輸出接雙向可控硅SCR的觸發(fā)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電子交流調(diào)壓控制器，其特征是上述輸出電壓反饋取樣回路23由接在交流輸出端變壓器B3的二次繞組經(jīng)BL2整流，其輸出負(fù)端接公共端，其輸出正端經(jīng)電阻R8與R12連接，R12另一端接公共端，電容C33并聯(lián)于R12兩端，R8與R12的連接端接電壓差動放大器24中運放34的同相輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電子交流調(diào)壓控制器，其特征是上述控制電壓源由R9和D2組成的基準(zhǔn)電壓回路和電位器W組成，R9一端接內(nèi)部電源正端，另一端接穩(wěn)壓二極管，電位器W接入基準(zhǔn)電壓回路，滑動端經(jīng)電阻R10接電壓差動放大器反向輸入端，控制電壓源也可以是外接直流控制電壓。
專利摘要一種電力電子交流調(diào)壓控制器,是采用正弦能量分配技術(shù)的新型交流調(diào)壓控制裝置。可以改變直流控制電壓,方便地帶負(fù)載平滑調(diào)節(jié)輸出交流電壓、響應(yīng)速度快、波形失真小、兼有良好的電源穩(wěn)壓功能和負(fù)載調(diào)整能力。高可靠、免維護、應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)中取代伺服電機－接觸式調(diào)壓器系統(tǒng)具有十分重要的意義。替代常用接觸式調(diào)壓器,可滿足大部分工礦企業(yè)及實驗室交流調(diào)壓需要。
文檔編號G05F1/10GK2405254SQ99225858
公開日2000年11月8日 申請日期1999年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月5日
發(fā)明者單覺初 申請人:單覺初