專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開(kāi)關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置，屬于電氣供電電源領(lǐng)域。特別適用于做工頻穩(wěn)壓器、工頻調(diào)壓器、變頻穩(wěn)壓器、變頻調(diào)壓器、不間斷電源等使用。
隨著電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)論是強(qiáng)電領(lǐng)域還是弱電領(lǐng)域，對(duì)供電電源的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)有的交、直流電源裝置，很難滿足飛速發(fā)展的電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的要求，為此中國(guó)專(zhuān)利CN1032607A公開(kāi)了一種“比較－跟蹤－放大式變頻器”，簡(jiǎn)稱(chēng)CTA變頻器。該變頻器可使籠型異步機(jī)獲得準(zhǔn)正弦供電波形，對(duì)于電動(dòng)機(jī)調(diào)速使用效果良好。但由于CTA變頻器故有的線路特征，局限性較大，并且未能解決波形交越失真。其功率輸出采用OCL方式，線路使用正負(fù)電源供電，需兩套比較跟蹤自振蕩電源，功率電路使用P型和N型兩種管，P型高電壓大功率管市場(chǎng)貨源不足，給實(shí)施帶來(lái)一定的困難。
本實(shí)用新型的目的是這為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種單極性正電源供電，線路簡(jiǎn)化，頻率獨(dú)立調(diào)整、鎖相、C／F控制，采用高頻升壓遞變方式，適用范圍廣泛的開(kāi)關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本裝置包括低頻濾波器、整流濾波電路、脈寬調(diào)制振蕩器、高頻升壓及整流電路、驅(qū)動(dòng)電路、隔離電路、取樣電路、正弦波發(fā)生器及鎖相電路、半波正弦放大及方波驅(qū)動(dòng)電路，本裝置采用高頻升壓遞變方式，比較跟蹤電源開(kāi)關(guān)管S1的一端與高頻升壓整流電路相連，另一端與電感線圈L1相連接，電感線圈L1的另一端與功放管T1、T2相串連，續(xù)流二極管D1連接在電感線圈L1與開(kāi)關(guān)管S1的中間，置于O位上。高頻升壓整流電路的另一端與脈寬調(diào)制振蕩器相連接，脈寬調(diào)制振蕩器與整流濾波器相連接，整流濾波器通過(guò)低通濾波器與電網(wǎng)相連。本裝置比較器A1的正向輸入端與取樣電路相連接，負(fù)向輸入端與半波正弦放大電路相連接，其輸出端與隔離電路、驅(qū)動(dòng)電路相串連。本裝置由功放管T1、T2，換向開(kāi)關(guān)管K1、K2組成射隨H橋式輸出電路，其中換向開(kāi)關(guān)管K1與功放管T1相串連，換向開(kāi)關(guān)管K2與功放管T2相串聯(lián)。本裝置設(shè)置的正弦波發(fā)生器及鎖相電路的一端與保護(hù)指示電路相連接，另一端與半波正弦放大及方波驅(qū)動(dòng)電路相連接，方波驅(qū)動(dòng)電路與橋式輸出電路相連接。
本實(shí)用新型的目的還可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到，本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)管K2與功放管T1同相位，開(kāi)關(guān)管K1與功放管T2同相位，T1K2與T2K1兩組間相位差180°。


圖1 為本實(shí)用新型的電原理框圖。
圖2 為本實(shí)用新型的波形示意圖。
圖3 為本實(shí)用新型單相交流穩(wěn)壓器的電路原理示意圖。
圖4 為本實(shí)用新型三相正弦功率轉(zhuǎn)換裝置框圖。
以下結(jié)合附圖實(shí)施例詳述本實(shí)用新型。
圖1市電網(wǎng)供電經(jīng)低通濾波器進(jìn)入整流濾波電路，本實(shí)用新型 的低通濾波器具有同時(shí)抑制從市電網(wǎng)來(lái)的高頻干擾和裝置內(nèi)開(kāi)關(guān)電源對(duì)市電“污染”的雙向?yàn)V波作用。整流后的未穩(wěn)直流電壓供給脈寬調(diào)制振蕩器經(jīng)高頻升壓整流供給比較跟蹤電源開(kāi)關(guān)管S1，開(kāi)關(guān)管S1的一端與高頻升壓整流電路相連接，另一端與電感線圈L1相連接。比較跟蹤振蕩電源開(kāi)關(guān)管S1采用ZGBT或VDMOS管。驅(qū)動(dòng)電路與隔離電路相連接，其驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)經(jīng)光耦元件與比較器A1使之即完成了電位的隔離，又受控于比較器A1，比較器A1同相端的取樣信號(hào)取自B點(diǎn)輸出比例分壓，反相端參考信號(hào)Vref取自正負(fù)半波驅(qū)動(dòng)信號(hào)(均為正極性)的比例分壓。本實(shí)用新型的B點(diǎn)即是功放級(jí)的供電電壓，此電壓是微帶鋸齒的半波正弦電壓。本實(shí)用新型的功放級(jí)采用一種特殊的射極輸出形式，功放管T1與換向開(kāi)關(guān)管K1相串連，功放管T2與換向開(kāi)關(guān)管K2相串連，T1K1與T2K2相并聯(lián)組成射隨H橋式輸出電路。功放管T1、T1的供電電源為正向單極性微帶鋸齒半波正弦電壓，驅(qū)動(dòng)信號(hào)也為正向單極性半波正弦電壓，圖2VG1、VG2。功放管T1、T2工作于射隨狀態(tài)。換向開(kāi)關(guān)K1、K2使單極性的輸出電壓在負(fù)載上合成正負(fù)交變的正弦電壓，K2與T1同相位，K1與T2同相位，T1K2與T2K1兩組間相位相差180°，經(jīng)射隨H橋式輸出電路，使C、D兩端輸出電壓為正弦波電壓，經(jīng)低通濾波器加至負(fù)載。
圖2中的VG1、VG2分別為加在T1、T2極的信號(hào)波形，VG3、VG4分別為加在開(kāi)關(guān)管K1K2的驅(qū)動(dòng)方波，其中VG1與VG4同相位，VG2與VG3同相位，兩組相差180°，VCD為合成的正弦電壓接至負(fù)載。
圖3為本實(shí)用新型作為單相交流穩(wěn)壓器的實(shí)施例電路原理圖。圖3的上部分與圖1相同。圖3中由精密信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)，經(jīng)A3緩沖放大后，一路送入正負(fù)半波高壓放大器，使產(chǎn)生峰值約30－350VP連續(xù)(可調(diào))的正向單極性半波正弦信號(hào)，分別送入T1、T2的柵極。另一端加至過(guò)零比較器A4，使其產(chǎn)生與正弦信號(hào)完全同步，極性對(duì)應(yīng)的方波信號(hào)，并用此信號(hào)去控制開(kāi)關(guān)管K1、K2的通斷。A5為正半波高壓放大器，其輸出電壓加至T1的柵極，A6為負(fù)半波高壓放大器，也為正向單極性半波正弦，其相位與正半波相差120°，A6的輸出電壓加至柵極。W2為輸出幅度調(diào)整電位器。K1、K2采用帶檢測(cè)極的IGBT管，其過(guò)流信號(hào)送至比較器A2和保護(hù)電路完成過(guò)流、保護(hù)功能。在圖3的基礎(chǔ)上，若將W2設(shè)在內(nèi)部(或設(shè)在外部，做小范圍調(diào)節(jié))進(jìn)行工藝微調(diào)即成為穩(wěn)壓器。若將W2設(shè)在面板上，做大范圍的調(diào)節(jié)，即成為調(diào)壓器。
圖4為三相正弦功率轉(zhuǎn)換裝置的連接框圖，其電路原理圖同圖1。
本實(shí)用新型的工作原理是由精密信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生參考信號(hào)，經(jīng)放大到足夠幅度的正負(fù)半波信號(hào)，首先分別加至功放管T1、T2的控制極作為該極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)比例分壓后同時(shí)加至比較器A1的同相輸入端作為參考信號(hào)Vref。從振蕩電源輸出端的取樣信號(hào)加至比較器的反相輸入端。裝置通電時(shí)，各元件處于零狀態(tài)，電容C1兩點(diǎn)即B點(diǎn)的電壓為零，所以從B處取出的取樣電壓為零。隨著參考信號(hào)電壓的逐步增高，使比較器正相輸入端的電壓高于反相輸入端的電壓，于是比較器輸出高電平，經(jīng)隔離、驅(qū)動(dòng)電路使比較跟蹤電源開(kāi)關(guān)管S1導(dǎo)通，電源經(jīng)L1向電容C1充電，使B點(diǎn)電位升高。這樣反相輸入端的電壓高于同相輸入端的參考信號(hào)電壓時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出低電平。同樣經(jīng)隔離、驅(qū)動(dòng)電路，使開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷。S1關(guān)斷后，電感L1及電容C1經(jīng)功放管、負(fù)載及續(xù)流二極管D1放電，B點(diǎn)電位下降。隨著電容器的充、放電，在B點(diǎn)形成了一個(gè)微帶鋸齒的電壓。在B點(diǎn)取樣電壓下降的同時(shí)，參考信號(hào)電壓按正弦規(guī)律繼續(xù)上升，當(dāng)其電壓再次高于取樣信號(hào)時(shí)，比較器再行翻轉(zhuǎn)，S1再次導(dǎo)通，如此往復(fù)循環(huán)，就形成了B點(diǎn)的微帶鋸齒的半波正弦電壓，這種電壓與驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出功率三者在時(shí)間上保持同步，且均受控于參考信號(hào)源，使功放管的管耗大大降低，突破了乙類(lèi)放大電路最大效率78.5％的禁區(qū)(圖2)，從而實(shí)現(xiàn)了正波功率轉(zhuǎn)換的功能。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、革除了龐大笨重的工頻變壓器，大量節(jié)省了硅鋼片和銅線，裝置體積小，重量輕。
2、輸出頻率獨(dú)立可調(diào)，可按要求實(shí)現(xiàn)U／f控制或與電網(wǎng)同步。
3、超凈化，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性能好。
4、純正弦功率輸出，無(wú)失真驅(qū)動(dòng)和波形合成技術(shù)。
5、所有電力電子器件均工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)或臨界飽和狀態(tài)，管耗低，效率高。
6、適用范圍廣泛，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。
權(quán)利要求1.一種開(kāi)關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置，包括低通濾波器、整流濾波電路、脈寬調(diào)制振蕩器、高頻升壓及整流電路、驅(qū)動(dòng)電路、取樣電路、保護(hù)及指示電路、正弦波發(fā)生器及鎖相電路、半波正弦放大及方波驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于a、比較跟蹤電源開(kāi)關(guān)管S1的一端與高頻升壓整流電路相連接，另一端與電感線圈L1相連接，電感線圈L1的末端與功放管T1、T2相串連，續(xù)流二極管D1連接在電感線圈L1與開(kāi)關(guān)管S1的中間置于0位上，高頻升壓整流電路的另一端與脈寬調(diào)制振蕩器相連接，整流濾波器通過(guò)低通濾波器與電網(wǎng)相連；b、比較器A1的正向輸入端與取樣電路相連接，負(fù)向輸入端與半波正弦放大及方波驅(qū)動(dòng)電路相連接，其輸出端與隔離電路、驅(qū)動(dòng)電路相串連；c、由功放管T1、T2換向開(kāi)關(guān)管K1、K2組成射隨H橋式輸出電路，其中換向開(kāi)關(guān)管K1與功放管T1相串連，換向開(kāi)關(guān)管K2與功放管T2相串連；D、正弦波發(fā)生器及鎖相電路的一端與保護(hù)指示電路相連接，另一端與半波正弦放大及方波驅(qū)動(dòng)電路相連接，方波驅(qū)動(dòng)電路與射隨H橋式輸出電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于開(kāi)關(guān)管K2與功放管T1同相位，開(kāi)關(guān)管K1與功放管T2同相位，T1、K2與T2K1兩組間相位差180°。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種開(kāi)關(guān)型正弦波功率轉(zhuǎn)換裝置，該裝置在普通電子電路的基礎(chǔ)上設(shè)置了射隨H橋式輸出電路，該電路由功放管T
文檔編號(hào)H02M5/44GK2132337SQ92227148
公開(kāi)日1993年5月5日 申請(qǐng)日期1992年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月15日
發(fā)明者邊文志, 傅合利 申請(qǐng)人:唐山市電視機(jī)廠