專利名稱：一種轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)電壓信號(hào)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)電壓信號(hào)的方法和設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及一種 高效轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)和通過調(diào)整電壓調(diào)節(jié)器電阻來調(diào)節(jié)電壓信號(hào)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
交流電壓(例如，正弦電壓)的轉(zhuǎn)換通常是通過閉合電路的磁芯變壓器和電感元件 (例如，線圈)實(shí)現(xiàn)。這些轉(zhuǎn)換技術(shù)使得變壓器量重和體積大(典型地，每千瓦轉(zhuǎn)換功 率等于10千克)，以及啟動(dòng)的困難(變壓器主線圈中的初始電流可能超過工作電流的6 至8倍)。這些轉(zhuǎn)換技術(shù)的其他不足在于缺乏短路保護(hù)，以及連續(xù)漸變地改變輸出電壓 很困難。
另一種傳統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換模式是采用高頻率變壓器，這種變壓器的重量為每千瓦轉(zhuǎn)換 功率其重量在1.5至2千克之間。然而，采用這些變壓器的轉(zhuǎn)換方法比較復(fù)雜，因?yàn)樾?要對(duì)交流電進(jìn)行調(diào)整，以及經(jīng)歷濾波級(jí)以確保在特定時(shí)間轉(zhuǎn)換電壓不會(huì)超過所需電壓 值。此外，這種轉(zhuǎn)換技術(shù)通常要求有精密控制裝置，用來調(diào)整輸出電壓的形狀，使之符 合輸入電源形狀。此外，在這種傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換技術(shù)中，交流電電壓通常是通過高頻率矩形或 者步進(jìn)脈沖信號(hào)調(diào)整，這限制了這些技術(shù)的使用范圍，因?yàn)楹芏嗟慕涣麟婋娖鳟?dāng)由非交 流電供壓的時(shí)候就不能正常有效地運(yùn)行。
迄今為止，功率轉(zhuǎn)換主要是建立在脈寬調(diào)制技術(shù)基礎(chǔ)上的一種方法，其中輸出至負(fù) 載的電源由在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間切換的開關(guān)裝置控制，輸出功率取決于開關(guān)裝置關(guān)閉 和打開的時(shí)間比率。這些轉(zhuǎn)換方法就功率效率方面來講是有效的，然而它們具有各種缺 點(diǎn)，例如不希望的電磁輻射和由于噪音和多余諧波所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換信號(hào)的失真。
美國US6， 346， 778描述了一種交流電源轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可通過開關(guān)裝置使其 輸出適應(yīng)電容，電感和/或電阻負(fù)載，其中開關(guān)設(shè)備的由控制器控制，該控制器根據(jù)電 壓和電流輸入和它們的相差來控制輸出負(fù)載的功率，這樣多余的能量在電源轉(zhuǎn)換器里得 到釋放。
美國US6， 784， 708描述了一種基于電壓轉(zhuǎn)換速率的感應(yīng)的可變電壓范圍的高壓 輸出驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器由傾斜的變壓器、微分器、調(diào)整器、比較儀和數(shù)碼調(diào)整器組成，這些元件連接成閉合回路。雖然這種變壓器能夠提供穩(wěn)定的、可調(diào)整的輸出電壓，但這 種變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且昂貴。
上述方法還不能為我們前面的技術(shù)問題提供令人滿意的解決方案。所以，有必要發(fā) 明一種高效并且簡易轉(zhuǎn)換、調(diào)整裝置來克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種高效、可調(diào)整并且相對(duì)輕型的轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)裝置， 該設(shè)備能夠提供不需要濾波級(jí)和不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成干擾的穩(wěn)定可調(diào)整的輸出電壓。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高效、可調(diào)整并且相對(duì)輕型的轉(zhuǎn)換和調(diào)整裝置，該裝 置有"軟啟動(dòng)"的能力。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高效、可調(diào)整并且相對(duì)輕型的轉(zhuǎn)換和調(diào)整裝置，該裝 置不基于脈寬調(diào)制技術(shù)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種通過高頻變壓器高效轉(zhuǎn)換交流電壓信號(hào)的方法和裝 置，轉(zhuǎn)換交流電壓信號(hào)是通過利用一個(gè)或多個(gè)高頻電磁電壓調(diào)節(jié)器來調(diào)整變壓器線圈的 電壓實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置其中轉(zhuǎn)換過程可由高頻率電磁電壓調(diào) 整器控制。
本發(fā)明的另一目的是一種帶可調(diào)整電抗的高頻率電磁變壓器。 本發(fā)明的另一目的是一種可控制轉(zhuǎn)換后的信號(hào)的振幅和波形的調(diào)節(jié)變壓器。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和其他目的將隨著描述的開展變得清晰明了 。
發(fā)明概要
本發(fā)明涉及一種高效的電壓轉(zhuǎn)換和調(diào)整裝置，該裝置基于高頻率變壓器和與變壓器 線圈串聯(lián)的高頻率電磁電壓調(diào)整器。本發(fā)明的轉(zhuǎn)換和調(diào)整裝置(下文稱為調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝 置)能有效的轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定輸入電源(下文稱為輸入電壓或信號(hào))，并且無需濾波級(jí)。
依照本發(fā)明，電壓信號(hào)的調(diào)整優(yōu)選通過使用一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明的高頻率電磁電壓調(diào) 整器，該高頻率電磁電壓調(diào)整器包括與電磁體耦合的線圈，其中所述高頻率電磁電壓調(diào) 整器與電壓變壓器的初級(jí)線圈和/或次級(jí)線圈通過其線圈相連，其中所述變壓器的初級(jí)
線圈和/或次級(jí)線圈上的電壓是通過調(diào)整所述高頻率電磁電壓調(diào)整器的線圈的電抗值來 控制，調(diào)整電抗值是通過適當(dāng)?shù)目刂铺峁┙o其電磁體的信號(hào)。
6術(shù)語"信號(hào)調(diào)制"在這里是指對(duì)周期信號(hào)的振幅到另一個(gè)不同周期信號(hào)的振幅進(jìn)行 持續(xù)的調(diào)整，如倍增這些信號(hào)(如，調(diào)幅)。術(shù)語"周期信號(hào)"在這里是指隨時(shí)間變化的 信號(hào)具有在特定的時(shí)間周期性重復(fù)的波形。術(shù)語"調(diào)整"這里是指調(diào)整信號(hào)的振幅使其符 合期望的波形，換句話說，消除與期望波形的偏差。術(shù)語"組合信號(hào)"或者"整流信號(hào)"這 里是指轉(zhuǎn)換有特定極性的信號(hào)的所有極性部分后所得的信號(hào)，也就是說，將信號(hào)轉(zhuǎn)化成 為單極性信號(hào)。
術(shù)語"開關(guān)電橋"是指連接到橋電路中的可控制的電開關(guān)裝置，例如晶體管橋。術(shù)語 "電磁電壓調(diào)整器"是指有電抗元件的電壓調(diào)整器，其電抗值可電磁控制。
一方面，本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換和/或調(diào)整周期電源信號(hào)(例如，正弦信號(hào))的方法， 其中已調(diào)信號(hào)的產(chǎn)生是通過利用比周期交流信號(hào)時(shí)間周期長的源信號(hào)調(diào)制周期交流信 號(hào)，通過電壓變壓器轉(zhuǎn)換，同時(shí)調(diào)節(jié)已調(diào)信號(hào)，整流轉(zhuǎn)換后的已調(diào)信號(hào)，并周期性地轉(zhuǎn) 換該整流信號(hào)的偏振，其中轉(zhuǎn)換后信號(hào)的調(diào)整由持續(xù)調(diào)整至少一個(gè)電磁電壓調(diào)整裝置的 線圈的電抗實(shí)現(xiàn)，該電磁電壓調(diào)整裝置與轉(zhuǎn)換裝置的初級(jí)線圈和/或次級(jí)線圈相連接。
轉(zhuǎn)化和調(diào)整優(yōu)選采用高頻變壓器和與該高頻變壓器的至少一個(gè)線圈連接的高頻率 電磁電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)。源信號(hào)可以是單極周期電壓信號(hào)或者交流周期信號(hào)。
該方法還包括通過整流源信號(hào)產(chǎn)生的整流電壓信號(hào)，從而通過利用所述整流電壓信 號(hào)調(diào)制周期交流信號(hào)而產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。
調(diào)整可以通過使用閉合回路控制方法進(jìn)行，其中電磁電壓調(diào)整器里的電抗根據(jù)轉(zhuǎn)換 并調(diào)整后電壓信號(hào)的值持續(xù)的調(diào)整。信號(hào)的調(diào)整優(yōu)選調(diào)整轉(zhuǎn)換后信號(hào)的波形，使其符合 期望波形，例如正弦波形信號(hào)。
轉(zhuǎn)換后信號(hào)的調(diào)整優(yōu)選通過對(duì)與高頻變壓器初級(jí)線圈相連的第一高頻電磁電壓調(diào) 整器和與高頻變壓器的次級(jí)線圈連接的第二高頻電磁電壓調(diào)整器的電抗進(jìn)行持續(xù)的調(diào) 整實(shí)現(xiàn)，從而提供期望的波形。
另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置包括通過電源信號(hào)調(diào)制周期交流信號(hào) 的調(diào)制器；用于轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)從調(diào)制器輸出的信號(hào)的調(diào)節(jié)變壓器，其中調(diào)節(jié)變壓器由變壓 器組成，該變壓器至少有一個(gè)線圈與電磁電壓調(diào)整器串聯(lián)；用于整流調(diào)節(jié)變壓器輸出信 號(hào)的輔助整流器；用于周期轉(zhuǎn)化輔助整流器輸出的信號(hào)的偏振的開關(guān)橋；用于適當(dāng)控制 信號(hào)以運(yùn)行調(diào)節(jié)器、開關(guān)電橋和電磁電壓調(diào)整器的邏輯控制電路；其中，調(diào)節(jié)是通過持 續(xù)的調(diào)整電磁電壓調(diào)整器的電抗實(shí)現(xiàn)。
變壓器優(yōu)選為高頻率變壓器，電磁電壓調(diào)整器優(yōu)選為高頻電磁電壓調(diào)整器。調(diào)節(jié)變壓器可由兩個(gè)電磁調(diào)節(jié)器組成，其中一個(gè)與變壓器的初級(jí)線圈串聯(lián)，另一個(gè) 與變壓器次級(jí)線圈串聯(lián)。
優(yōu)先地，調(diào)節(jié)器通過開關(guān)電橋?qū)崿F(xiàn)。
調(diào)節(jié)變壓器可包括用于數(shù)字化轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，和用于驅(qū)動(dòng)電磁電壓調(diào) 整器的控制終端的至少一個(gè)可控電源。
作為選擇，邏輯控制電路通過控制器實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，開關(guān)電橋通過使用半導(dǎo)體場(chǎng)效 應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)換裝置還可包括整流器，其中電源信號(hào)通過所述整流器提供給開關(guān)電 橋。
發(fā)明的另一方面還涉及調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置，該裝置包括用于利用電源電壓信號(hào)調(diào)制周 期性電流信號(hào)的調(diào)制器；用于轉(zhuǎn)換和調(diào)整調(diào)制器的輸出信號(hào)的調(diào)節(jié)變壓器，調(diào)節(jié)變壓器 由具有一個(gè)初級(jí)線圈兩個(gè)次級(jí)線圈的變壓器組成，其中每個(gè)次級(jí)線圈連接至電磁電壓調(diào) 整器；用來整流調(diào)節(jié)變壓器第二線圈的輸出電壓信號(hào)的兩個(gè)整流器；兩個(gè)開關(guān)裝置，每 個(gè)開關(guān)裝置與一個(gè)輔助整流器的輸出端連接，以控制輔助整流器與負(fù)載的連接；用于提 供適當(dāng)控制信號(hào)以運(yùn)行調(diào)制器、開關(guān)裝置和電磁電壓調(diào)整器的邏輯控制電路；其中，通 過持續(xù)調(diào)整電磁電壓調(diào)整器的電抗實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，調(diào)制器由開關(guān)電橋?qū)崿F(xiàn)。
開關(guān)裝置和/或開關(guān)電橋優(yōu)選采用半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一方面還涉及電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器包括與負(fù)載串聯(lián)的電磁電壓 調(diào)整器；與電磁電壓調(diào)整器串聯(lián)的第一開關(guān)裝置，和與負(fù)載串聯(lián)以從電源沿一個(gè)方向傳 遞電流的二極管；與負(fù)載串聯(lián)的第二開關(guān)裝置，和與電磁電壓調(diào)整器串聯(lián)的第二二極管， 以從電源沿反方向傳遞電流至電磁電壓調(diào)整器；與所述電磁電壓調(diào)整器和負(fù)載并聯(lián)的一 個(gè)額外開關(guān)裝置，以當(dāng)所述第一和第二開關(guān)裝置處于斷開狀態(tài)時(shí)保持有電流；用于提供 適當(dāng)控制信號(hào)以運(yùn)行所述第一和第二開關(guān)裝置、所述額外開關(guān)裝置和所述電磁電壓調(diào)整 器的邏輯控制電路；其中，通過持續(xù)調(diào)整所述電磁電壓調(diào)整器的電抗實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
調(diào)整器優(yōu)選采用與電磁電壓調(diào)整器和負(fù)載并聯(lián)的第二額外開關(guān)裝置，其中，所述第 一和第二額外開關(guān)裝置均適用于保持通過負(fù)載的特定方向的電流。開關(guān)裝置優(yōu)選半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明也涉及電磁電壓調(diào)整器，包括感應(yīng)元件(線圈)與電磁體磁性耦合，從 而電磁體產(chǎn)生的電磁場(chǎng)被引入所述感應(yīng)元件的芯部，而改變其感應(yīng)系數(shù)。該電磁電壓調(diào) 整器還可包括用于將磁場(chǎng)弓I入感應(yīng)元件芯部的恒定磁體。優(yōu)選地，電磁體包括適用于環(huán)繞在感應(yīng)元件臂間的"U"形芯部。電磁體的芯部預(yù) 選由鐵制成，感應(yīng)元件的芯部優(yōu)選由鐵氧體制成。


其中
圖1A是周期正弦交流電壓和時(shí)間關(guān)系圖1B展示了圖1A中交流電信號(hào)全波整流的時(shí)間圖2展示了圖1B的單極半波由高頻率兩極電壓信號(hào)調(diào)制的時(shí)間圖3展示了圖2中高頻率兩極電壓信號(hào)由高頻變壓器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換的時(shí)間圖4展示了通過整流圖3的電壓信號(hào)所獲得的電壓信號(hào)的時(shí)間圖5展示了通過圖4電壓信號(hào)偏振所獲得的電壓信號(hào)的時(shí)間圖6為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換方法的流程圖7展示了用于運(yùn)行圖9的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置的控制信號(hào)；
圖8根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，展示了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置的電路；
圖9根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，展示了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置的電路；
圖IOA展示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置的變壓器有兩個(gè)次級(jí)線圈；
圖IOB展示了將單極半波結(jié)合入圖IOA的裝置的輸出交流信號(hào)的時(shí)間圖11展示了恒定電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓信號(hào)的時(shí)間圖12展示了本發(fā)明的高頻電磁電壓調(diào)整器優(yōu)選調(diào)節(jié)方案；
圖13展示了用于獲得帶另一電壓電源的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置輸出的電壓矢量值的電路； 圖14展示了本發(fā)明的高頻電磁電壓調(diào)整器的透視圖； 圖15展示了帶有恒定磁體的高頻電磁電壓調(diào)整器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種基于高頻變壓器和連接至該變壓器線圈的高頻電磁電壓調(diào)整器的 高效轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置(此后為了簡便將稱為轉(zhuǎn)換裝置)有效地 轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定輸入電源(此后稱為輸入電壓或信號(hào))，而無需濾波級(jí)。
術(shù)語高頻是通常指介于20到1000kHz的頻率；術(shù)語調(diào)節(jié)高頻變壓器是指輸出電壓 由與其初級(jí)或次級(jí)線圈串聯(lián)的至少一個(gè)高頻電磁電壓調(diào)整器調(diào)整的高頻變壓器。
本發(fā)明也涉及一種用于利用相對(duì)輕型的轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換周期性交流電壓信號(hào)的方法，其中在轉(zhuǎn)換階段使用高頻電磁電壓調(diào)整器控制轉(zhuǎn)換過程。理論上，本發(fā)明的目的的實(shí)現(xiàn) 是通過孤立轉(zhuǎn)換過程并且重構(gòu)來自電(例如，電網(wǎng))和負(fù)載(例如，電機(jī)，家庭電器 等)的入電壓信號(hào)，這通過把轉(zhuǎn)換過程分成幾個(gè)步實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)換過程從整流步 61開始(見圖6)，其中，電(例 如，正弦電壓)的交流極性電壓信號(hào)Uin (見圖1A)被轉(zhuǎn)換為連續(xù)不間斷的單極半波電 壓信號(hào)U^ (見圖1B)。通過周雙極高頻信號(hào)調(diào)制單極半波電壓信號(hào)，半波電壓信號(hào) U^隨后在步 62中被轉(zhuǎn)換成雙極高頻信號(hào)。周性雙極高頻信號(hào)優(yōu)選具有持續(xù)時(shí)間 相等的正負(fù)脈沖的脈沖信號(hào)。
隨后調(diào)制后的電壓信號(hào)Um。d (見圖2)在步 63中通過調(diào)節(jié)高頻變壓器轉(zhuǎn)換，該 調(diào)節(jié)高頻變壓器由高頻變壓器組成，該高頻變壓器至少有一個(gè)線圈與高頻電磁電壓調(diào)整 器連接，以調(diào)整轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)Ut^的大小(見圖3)。高頻電磁電壓調(diào)整器的電抗XEVR 可通過適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)調(diào)整。從而，轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)Ut^可以通過不斷的調(diào)整來獲得預(yù) 的大小和波形。例如，高頻電磁電壓調(diào)整器可與高頻率變壓器的初級(jí)線圈串聯(lián)，從而 允許對(duì)高頻變壓器的振、波形和和出電壓Utr朋的控制。作為選擇，高頻電磁電壓 調(diào)整器可與高頻變壓器的次級(jí)線圈串聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)高頻變壓器包括與高頻變壓器的初級(jí)線圈串聯(lián) 的第一高頻電磁電壓調(diào)整器，與高頻變壓器的次級(jí)線圈串聯(lián)的第二高頻電磁電壓調(diào)整 器，，從而強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)U^的振和波形(例如正弦)調(diào)節(jié)能力。從而，通過 第一高頻電磁電壓調(diào)整器提供給調(diào)節(jié)高頻變壓器初級(jí)線圈終端的調(diào)制電壓信號(hào)的振 可以通過向第一高頻電磁電壓調(diào)整器提供控制信號(hào)從而調(diào)節(jié)變壓器初級(jí)線圈的電壓來 調(diào)整。在調(diào)節(jié)高頻變壓器次級(jí)線圈終端獲得的轉(zhuǎn)換后電壓信號(hào)可以通過向與其串聯(lián)的第 二高頻電磁電壓調(diào)整器提供適當(dāng)控制信號(hào)進(jìn)一步調(diào)整。
例如，假設(shè)對(duì)于特定的調(diào)調(diào)制頻率Fm。d,高頻變壓器初級(jí)線圈的電抗為Xp ，與其
連接的高頻電磁電壓調(diào)整器的電抗為Xevr，同時(shí)假設(shè)它們的實(shí)際歐姆電阻可以忽不
計(jì)。因此，對(duì)于變壓系數(shù)TR，在帶有與高頻變壓器的初級(jí)線圈連接的單個(gè)高頻電磁電 壓調(diào)整器的調(diào)節(jié)高頻變壓器終端獲得的轉(zhuǎn)換電壓為Utran=^/m。d . 義;.77 。
轉(zhuǎn)換后的調(diào)調(diào)制電壓信號(hào)Utran隨后在步 64(例如，經(jīng)過一個(gè)二極管橋式電路) 中整流(合成)以獲得單極電壓信號(hào)Uc。m (見圖4)，從而獲得連續(xù)的半波單極電壓信 號(hào)。該合成單極半波電壓信號(hào)Uc。m隨后在歩 65 (例如，經(jīng)過開關(guān)電橋)中轉(zhuǎn)換成為雙極電壓信號(hào)U。ut，雙極電壓信號(hào)周期性改變從調(diào)節(jié)高頻變壓器次級(jí)線圈終端通過負(fù)載 的電流方向。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，使用控制單元來產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于執(zhí)行高 頻調(diào)制(步 62)、偏振(步 65)和轉(zhuǎn)換電壓的調(diào)節(jié)(步 63)，其中高頻調(diào)制和偏 振優(yōu)選通過開關(guān)電橋(例如，半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管電橋)進(jìn)行?？刂茊卧梢圆捎媚?shù) 轉(zhuǎn)換器，以取樣轉(zhuǎn)換信號(hào)。控制單元也可采用一個(gè)或多個(gè)可控電源，以向高頻電磁電壓 調(diào)整器提供控制信號(hào)。
步66至70展示了可能的轉(zhuǎn)換后電壓的調(diào)節(jié)。在步66中，測(cè)得調(diào)節(jié)高頻變壓
器的輸出電壓U。ut(t)，隨后在步 67中，檢測(cè)測(cè)得的輸出電壓是否在期望值Fde鄰的允
許范圍。在步 69中，調(diào)節(jié)高頻變壓器的高頻電磁電壓調(diào)整器的控制信號(hào)C。叫t)等于之 前運(yùn)用的控制信號(hào)C。utw= C。u約。此外，在歩 68中根據(jù)之前應(yīng)用的控制信號(hào)C。u們和 測(cè)得輸出電壓U。,與期望值Fdes(t)的比率(或差值)對(duì)控制信號(hào)C。啤)進(jìn)行調(diào)節(jié)。此后， 步70中，控制信號(hào)C。ut(t)應(yīng)用到高頻電磁電壓調(diào)整器。
本發(fā)明也允許當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置(即，"軟啟動(dòng)")和切斷轉(zhuǎn)換裝置時(shí)，使用不同長度的 高頻脈沖來調(diào)制正弦半波電壓信號(hào)。在高頻脈沖轉(zhuǎn)換裝置正常運(yùn)行中，調(diào)制高頻脈沖的 頻率為電源的交流電壓信號(hào)U,n的50至100倍，并且自該裝置接通起，頻率隨時(shí)間而 定。
例如，如果電源Um的頻率為F=50Hz，轉(zhuǎn)換裝置正常運(yùn)行過程中的調(diào)制后高頻脈 沖頻率為Fm。d=60F=3000Hz，那么軟啟動(dòng)內(nèi)調(diào)制高頻脈沖Fm。d的頻率可以在1至39秒 之間從500Hz改變至3000Hz。
本發(fā)明還為我們提供了一種轉(zhuǎn)換交流電壓信號(hào)的簡便方法，其中電源交流電壓信號(hào) Um通過相對(duì)低頻的脈沖(例如， 500Hz)來調(diào)制。這種情況下，電源的交流電壓信號(hào) 通過分別轉(zhuǎn)換交流電電壓信號(hào)(例如，通過利用帶兩個(gè)次級(jí)線圈的變壓器)被分成了正、 負(fù)半波，每個(gè)半波的序列分別被由半波調(diào)制的脈沖。隨后該兩個(gè)序列在負(fù)載處結(jié)合。
本發(fā)明還涉及一種調(diào)節(jié)變壓器，該調(diào)節(jié)變壓器包括變壓器和與變壓器的初級(jí)線圈和 /或次級(jí)線圈連接的至少一個(gè)高頻電磁電壓調(diào)整器，其中調(diào)節(jié)變壓器的輸出電壓由高頻 電磁電壓調(diào)整器來調(diào)節(jié)。
本發(fā)明也涉及一種高頻電磁電壓調(diào)整器，該高頻電磁電壓調(diào)整器包括與電感磁性 合的電磁體單元，其中電磁體單元產(chǎn)生的磁場(chǎng)被導(dǎo)入到電感的芯部，從而改變通過髙頻 電磁電壓調(diào)整器的電感芯部的磁場(chǎng)，從而改變電抗。圖8為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。圖8中的轉(zhuǎn)換裝置包括高頻變壓器4(例 如，環(huán)型變壓器)，該高頻變壓器的初級(jí)線圈4a通過開關(guān)電橋2 (例如，半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng) 晶體管電橋)和二極管電橋1與電源Uin連接。高頻率變壓器4的次級(jí)線圈4b的輸出 與二極管電橋6的輸入相連接，二極管電橋6的輸出與開關(guān)電橋7(例如，晶體管電橋) 的輸入相連。高頻變壓器4的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈4a和4b分別與高頻電磁電壓變壓器 3a和3b串聯(lián)。負(fù)載12與開關(guān)電橋7輸出端相連接。
控制器5用于產(chǎn)生所需的運(yùn)行開關(guān)裝置2a-2d和7a-7d (例如，晶體管開關(guān))的控
制信號(hào)C2a-C2d與C7a-C7d，和調(diào)整調(diào)節(jié)高頻變壓器的轉(zhuǎn)換電壓的控制信號(hào)C3a與C3b。控
制器的電源優(yōu)選通過低功率的輔助變壓器8提供。
電源電壓，例如圖lA中的具有振幅Ul和時(shí)間周期T的正弦電壓Uin，，輸入整流
器l (例如，二極管電橋)，該整流器l輸出連續(xù)單極半波電壓信號(hào)，如圖1B中的具有 振幅Ul和時(shí)間周期172的Urec。單極半波電壓信號(hào)通過高頻電磁電壓調(diào)整器3a輸入
開關(guān)電橋2 (例如，晶體管電橋)?？刂破?產(chǎn)生的控制信號(hào)C2a-C2d給電壓電橋提供高
頻率脈沖，該高頻率脈沖由二極管電橋的輸出電壓信號(hào)調(diào)制。更具體地說，控制信號(hào) C2a-C2d用于將開關(guān)電橋2的第一對(duì)角線(例如，在開關(guān)2a和2d之間的對(duì)角線)的開關(guān) 切換至接通狀態(tài)，以及將第二對(duì)角線(例如，在丌關(guān)2b和2c之間的對(duì)角線)切換為關(guān) 閉狀態(tài)，反之亦然，結(jié)果將單極半波電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)制電壓信號(hào)，如圖2所示的Um。d。
換句話說，調(diào)制電壓信號(hào)可以通過提供包括高頻脈沖信號(hào)的序列的控制信號(hào)<:23和
C2d,以及提供包括同一高頻脈沖信號(hào)的互補(bǔ)序列的控制信號(hào)C2b和C2c，從而高頻率脈 沖信號(hào)C化和C2c的序列通過輸入開關(guān)電橋2的連續(xù)單極半波電壓信號(hào)調(diào)制。高頻率脈 沖信號(hào)C2b， C2e和C^， C2d的脈沖波優(yōu)選具有相同周期，或者說，它們相互之間相差
半個(gè)脈沖波周期。
開關(guān)電橋2輸出的調(diào)制電壓信號(hào)(例如，Um。d)通過高頻變壓器轉(zhuǎn)換，變壓比TR， 例如TR-1/2。變壓后電壓，如圖3具有U2振幅和T/2時(shí)間周期的U,，的振幅該通過 加高頻電磁電壓調(diào)整器3a和3b的電抗修正，這樣使得變壓后電壓的振幅減小，其中 高頻電磁電壓調(diào)整器3a和3b分別與初級(jí)線圈和次級(jí)線圈4a和4b串聯(lián)。通過適當(dāng)控制 信號(hào)對(duì)高頻電磁電壓調(diào)整器3a和3b的電抗調(diào)整也可以用于修正變壓后電壓信號(hào)的波 形。從高頻變壓器4的次級(jí)線圈4b輸出的電壓通過高頻電磁電壓調(diào)整器3b輸入整流器 6(例如，二極管電橋)。結(jié)果，整流器6輸出的電壓信號(hào)呈現(xiàn)半波信號(hào)的單極連續(xù)序列， 如圖表4所示的具有振幅U2和時(shí)間周期172的Uc。m。整流器6輸出的半波單極連續(xù)序列輸入到開關(guān)電橋7，其中半波單極連續(xù)序列通過 反相任何第二半波的偏振而轉(zhuǎn)換成最終的輸出電壓信號(hào)，如圖表5所示的振幅U2和時(shí) 間周期T的正弦電壓信號(hào)U。ut有。這通過將對(duì)角線的開關(guān)電橋7的開關(guān)(例如，7a和 7d)切換為打開狀態(tài)，同時(shí)另一對(duì)角線的開關(guān)(例如，7b和7c)切換為關(guān)閉狀態(tài)，反
之亦然。通過控制器5提供適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)C7a-C7d，開關(guān)電橋7上開關(guān)狀態(tài)的周期更
替改變了負(fù)載12的電流方向。
根據(jù)電源的相位，開關(guān)電橋7的對(duì)角線上開關(guān)的時(shí)間安排由控制器5控制。更具體 地說，開關(guān)電橋7的對(duì)角線的開關(guān)狀態(tài)在電源極性從負(fù)到正期間切換，反之亦然。
圖8和圖14中的高頻電磁電壓調(diào)整器3可以通過高頻磁體51與低頻磁體53耦合 來實(shí)現(xiàn)。高頻磁體51可以通過有電磁芯51的電感線圈52與電磁體54和磁芯55構(gòu)成 的低頻磁體電磁耦合來實(shí)現(xiàn)。低頻磁性元件53的磁芯55的磁化程度通過改變電磁體的 輸出電壓(例如，在1至20伏之間)控制，這通過控制器5提供的控制信號(hào)C3a和C3b 實(shí)施。當(dāng)?shù)皖l磁性元件的磁芯53充分磁化，高頻磁性元件51的磁芯也充分磁化，線圈 52的感應(yīng)系數(shù)接近0。當(dāng)?shù)皖l磁性元件的磁芯磁化程度減小，高頻磁性元件51磁芯的 磁化程度也減小，從而線圈52的感應(yīng)系數(shù)增加。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，高頻電磁體51的磁芯優(yōu)選用高頻磁性材料制成，比如 成矩形的高頻鐵氧體，該矩形高頻鐵氧體包括用于繞電感線圈的兩個(gè)相鄰的矩形孔56。 高頻磁體51的空間尺寸優(yōu)選介于5x5mm到140xl40mm,優(yōu)選大概30x30mm，其厚度 一般是5至30mm,優(yōu)選約18mm。
高頻磁體51產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以利用恒定磁體150加強(qiáng)，如圖15所示。在此實(shí)施例中， 恒定磁體150的南("S")北("N")極位于U形磁芯55臂末端。從而，高頻電磁電壓 調(diào)整器控制信號(hào)的電壓范圍可以減小。
電感線圈52可以是有適當(dāng)感應(yīng)系數(shù)的常用線圈。例如，當(dāng)電源50Hz/230V,可以 采用感應(yīng)系數(shù)在10pH到10mH的線圈52。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，磁體51優(yōu)選 Payton生產(chǎn)的3F3產(chǎn)品。磁體51的線圈圈數(shù)優(yōu)選約2至30圈，優(yōu)選6圈。低頻磁體 53的磁芯54可以由磁性材料制得，如U形鐵，臂長20至300mm并具有與磁芯51約 相同的厚度。U形磁芯51優(yōu)選設(shè)計(jì)成允許安裝在磁芯51的U形臂之間。
參見12，為了通過高頻電磁電壓調(diào)整器3調(diào)整電壓信號(hào)Uo在電壓信號(hào)值10-15% 之間，作用于電磁體54末端的控制信號(hào)電壓應(yīng)該改變(即，控制電壓應(yīng)該相應(yīng)地降低 10-15°/。之間)。如果作用在電磁體54末端的控制信號(hào)進(jìn)一步減弱，那么調(diào)節(jié)電壓信號(hào)
1343也減弱并且扭曲。因此，為了進(jìn)一步調(diào)節(jié)電壓信號(hào)，有必要為電磁體54末端提供在 半波T/2時(shí)間周內(nèi)的可變控制電壓信號(hào)44。當(dāng)控制器5進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)時(shí)，可獲得該 可變電壓控制信號(hào)44， g卩，通過連續(xù) 調(diào)節(jié)電壓C,t和只要 值離了預(yù)正弦 波形便修正作用在電磁體54末端的控制電壓，如圖6中步66至70中所示。
圖8中所示的變壓裝也包括模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(圖未示)，用于數(shù)字化裝 出 并由控制器5 的電壓Cu。ut，以及用于將控制器5的數(shù)字控制值轉(zhuǎn)換模擬電壓信號(hào) C3a和C3b以控制高頻電磁電壓調(diào)整器3a和3b的運(yùn)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)高頻變壓器包括兩個(gè)并行運(yùn)作的次級(jí)線圈。在 本實(shí)施例中，每個(gè)次級(jí)線圈都與整流二極管電橋連接，整流二極管電橋的出電壓信號(hào) 通過利用兩個(gè)開關(guān)裝(例如，體管)和改變開關(guān)狀態(tài)的適當(dāng)控制信號(hào)而結(jié)合。從而， 打開其中一個(gè)開關(guān)(即，切換至斷開狀態(tài)"OFF")，關(guān)閉另一開關(guān)，改變負(fù)載中的電 流方向。
圖10A的電路30展示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中高頻變壓器包括兩個(gè)次級(jí)線圈 38a和38b，每個(gè)次級(jí)線圈通過各自的串聯(lián)高頻電磁電壓調(diào)整器3a和3b連接至各自的 次級(jí)二極管電橋32a與32b的入端。在本實(shí)施例中，電信號(hào)Uin通過開關(guān)電橋2調(diào) 制高頻脈沖信號(hào)(圖未示)，從而供給至高頻變壓器39的初級(jí)線圈的電壓信號(hào)為調(diào)制信
號(hào)，類似于圖2的Um。d 。
次級(jí)線圈3a與3b末端獲得的變壓后雙極電壓信號(hào)通過各自的整流器(32a和32b) 整流，并通過選擇性的連通開關(guān)裝 33或34 (即，體管開關(guān))之一連入負(fù)載12。開 關(guān)裝 33和34分別通過適當(dāng)控制信號(hào)<:33和C34運(yùn)作，從而其中一個(gè)開關(guān)裝(例如， 33)在半波周間接通，而在接下來的半波周，所述開關(guān)裝斷開，另一個(gè)開關(guān)(例 如，34)接通。從而，只有電流35a， 36b之一在特定的時(shí)間反方向供應(yīng)給負(fù)載12。
本發(fā)明也提供了一種轉(zhuǎn)換交流電電壓信號(hào)的化方法，其中電的交流電電壓信號(hào) 調(diào)制相對(duì)低頻的周脈沖信號(hào)(例如， 3000Hz)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，電的交流電 電壓信號(hào)由開關(guān)裝分成兩路，其中一路包括入電壓信號(hào)的正半波，另一路包括入 電壓信號(hào)的負(fù)半波，其中，半波的每個(gè)序列的各部分分別轉(zhuǎn)換成所述半波調(diào)制的脈沖。 這兩種部分調(diào)制了的信號(hào)通過高頻電磁電壓調(diào)整器調(diào)節(jié)并且與高頻電磁電壓調(diào)整器串 聯(lián)的負(fù)載中結(jié)合。兩個(gè)輔助電路，每個(gè)輔助電路通過輔助開關(guān)裝在預(yù)定時(shí)間切換至接 通狀態(tài)，被用來在開關(guān)裝處于關(guān)閉狀態(tài)的時(shí)間間中釋放高頻電磁電壓調(diào)整器的應(yīng) 電流。開關(guān)裝的時(shí)序安排和高頻電磁電壓調(diào)整器的調(diào)節(jié)優(yōu)選通過控制器產(chǎn)生的適當(dāng)控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，其中控制器監(jiān)測(cè)電源輸入電壓的相位。
電源輸入電壓轉(zhuǎn)換成部分調(diào)制信號(hào)優(yōu)選在輸入電壓每個(gè)半波周期內(nèi)的預(yù)先時(shí)間間 隔期間實(shí)現(xiàn)。這些時(shí)間間隔優(yōu)選比輔助開關(guān)接通以通過輔助電路釋放高頻電磁電壓調(diào)整 器中感應(yīng)電流的時(shí)間間隔短。
圖9電路圖展示了電路90的優(yōu)選實(shí)施例，該電路90用于使用低頻率脈沖信號(hào)運(yùn)行 簡單轉(zhuǎn)換過程的標(biāo)準(zhǔn)電路90。電路90包括第一傳導(dǎo)路徑I和第二傳導(dǎo)路徑I1，其中第 一傳導(dǎo)路徑中電流通過開關(guān)裝置21供應(yīng)至負(fù)載12和高頻電磁電壓調(diào)整器3，電流通過 二極管26回到電源，第二傳導(dǎo)路徑II中，電流通過開關(guān)裝置22供應(yīng)給負(fù)載12和高頻 電磁電壓調(diào)整器3，隨后通過二極管25回到電源。
電路卯也包括與負(fù)載12并行的兩個(gè)放電路徑III和IV，提供了釋放高頻電磁電壓 調(diào)整器的感應(yīng)電流的路徑。釋放路徑III通過開關(guān)裝置23實(shí)現(xiàn)，釋放路徑IV通過開關(guān)裝 置24實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)路徑都與高頻電磁電壓調(diào)整器3和負(fù)載12并聯(lián)。
開關(guān)裝置21， 22， 23和24的運(yùn)行通過采用控制器產(chǎn)生的控制信號(hào)C21、 C22, C23 和C24實(shí)現(xiàn)，通過輔助裝置6監(jiān)測(cè)輸入電壓U,n的相位，輔助裝置6的輸入端與電源連 接。負(fù)載12的電壓通過控制器20提供適當(dāng)控制信號(hào)給高頻電磁電壓調(diào)整器3來調(diào)節(jié)。
在電路90運(yùn)行期間，每個(gè)傳導(dǎo)路徑I和II用來傳導(dǎo)部分波信號(hào)，這些波信號(hào)有特 定的極性。例如，第一傳導(dǎo)路徑I可以只用于供應(yīng)輸入電壓的正半波，第二傳導(dǎo)路徑II 可以只用于供應(yīng)輸入電壓的負(fù)半波，如圖7所示。正常情況下，開關(guān)裝置21和22是關(guān) 閉的，只有當(dāng)其中之一的開關(guān)設(shè)備處于接通狀態(tài)的時(shí)候，傳導(dǎo)路徑才會(huì)起作用。
例如，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，電流通過傳導(dǎo)路徑I或II供應(yīng)的時(shí)間間隔t2 (如 圖7)比電源輸入電壓的半周期T/2小10-15%，其優(yōu)選時(shí)間長度在(T/4)-(t2/2)/(T/4)+(t2/2) 內(nèi)。在此期間內(nèi)，開關(guān)裝置21或22的狀態(tài)通過控制線C21或C22的脈沖序列切換在 接通ON和斷開OFF之間。當(dāng)傳導(dǎo)路徑I或II的開關(guān)裝置21或22切換，通過改變各 自的開關(guān)裝置23或者24的狀態(tài)至接通狀態(tài)，相應(yīng)的放電路徑III或IV被激活，以經(jīng)過 負(fù)載12的持續(xù)感應(yīng)電流。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在時(shí)間期間t3內(nèi)放電路經(jīng)III和IV在每個(gè)半波內(nèi)被接 通，時(shí)間期間t3比間發(fā)生部分調(diào)制的時(shí)間期間t2長。放電路徑III和IV被接通的時(shí)間 期間t3比輸入電壓的半周期T/2小，時(shí)間間隔是2b如圖7所示(例如，b 0.005T)。 設(shè)計(jì)時(shí)，緊記避免電源極性轉(zhuǎn)變過程中電路短路。傳導(dǎo)路徑接通的時(shí)間期間t2允許感應(yīng) 電流通過的時(shí)間期間t3短2a (例如，a 0.01T)如圖7所示，其中T/2=2b+t3=t2+2a+2b。
15圖13展示了根據(jù)發(fā)明獲取電壓矢量和。為了在電源電壓Uin獲得轉(zhuǎn)換裝置輸出的 電壓矢量值，變壓器130的初級(jí)線圈130a可以連接至轉(zhuǎn)換裝置的輸出端，該轉(zhuǎn)換裝置 包括接收電源電壓UiJ乍為輸入的整流器1、接收從整流器1輸出電壓作為輸入的高頻 電磁電壓調(diào)整器3、接收高頻電磁電壓調(diào)整器3輸出電壓作為輸入的整流器6、以及接 收整流器6的輸出電壓作為輸入的開關(guān)電橋7，同時(shí)變壓器130的次級(jí)線圈130b與負(fù) 載12串聯(lián)，負(fù)載12與電源Um并聯(lián)，如圖13所示。
本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換方法允許降低頻率，半波的演替改變了極性，從而降低了輸出電 壓的頻率。圖10B的時(shí)間圖35c和35d展示了一種降低頻率的方法，在該例中，提供 給圖10A的開關(guān)裝置33和34的控制信號(hào)為負(fù)載12周期性的提供連續(xù)同極性的半波， 其后兩個(gè)反極性的連續(xù)半波，從而產(chǎn)生周期為2T的周期性輸出電壓。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)換裝置可設(shè)計(jì)成包括將恒定電壓輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化成平穩(wěn)的交流電信號(hào)(例
如，正弦半波電壓信號(hào))的能力，如圖11所示。參見8，恒定電壓輸入U(xiǎn)in也是在整流
器1 (Ured)的輸出端獲得，并供應(yīng)給開關(guān)電橋2，其中，通過控制信號(hào)C2a—C2b，用 控制器5提供的高頻脈沖信號(hào)來調(diào)制。用振幅U調(diào)制高頻脈沖信號(hào)，Um。d通過調(diào)節(jié)高 頻變壓器轉(zhuǎn)換成振幅Uc的周期性半波正弦曲線，這種轉(zhuǎn)換是通過周期地和平穩(wěn)地改變 高頻電磁電壓調(diào)整器3電抗的最大和最小值，從而獲得所需波形的脈沖信號(hào)U,(例如，
正弦)。該脈沖信號(hào)Ut^隨后通過整流器6整流，產(chǎn)生單極周期信號(hào)U^2。整流器6由 開關(guān)電橋7偏振，即，Uee2的一個(gè)或多個(gè)半波的極性周期性的轉(zhuǎn)化，最后獲得周期性交
流信號(hào)uout.
上述的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置可防止啟動(dòng)時(shí)可能發(fā)生的短路情況。這種保護(hù)優(yōu)選通過設(shè)計(jì)邏 輯控制電路以在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置啟動(dòng)后的預(yù)設(shè)定時(shí)間期間將高頻電磁電壓調(diào)整器的電抗 設(shè)置在高阻抗?fàn)顟B(tài)。
上述的例子和描述只作為例證，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，通 過借用以上描述的一種或多種技術(shù)，本發(fā)明可以通過很多方式實(shí)施，所有的技術(shù)都不超 出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)周期電源信號(hào)的方法，該方法包括通過用所述電源信號(hào)調(diào)制具有比該電源信號(hào)周期小的周期交流信號(hào)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；通過轉(zhuǎn)換和同時(shí)調(diào)節(jié)所述調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換調(diào)制信號(hào)；通過整流所述轉(zhuǎn)換調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生組合信號(hào)；通過周期性顛倒所述組合信號(hào)的偏振產(chǎn)生周期交流輸出信號(hào)，其中通過連續(xù)調(diào)節(jié)電磁電壓調(diào)整裝置的電抗，調(diào)整所述轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)信號(hào)通過利用高頻變壓器 和與該高頻變壓器的至少有一個(gè)線圈連接的高頻電磁電壓調(diào)整器來產(chǎn)生，其中通過連續(xù) 調(diào)節(jié)所述高頻電磁電壓調(diào)整器的電抗來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括通過整流源信號(hào)產(chǎn)生整流電壓信 號(hào)，其中通過用所述調(diào)制電壓信號(hào)調(diào)制周期交流電信號(hào)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過閉合回路控制方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)信 號(hào)的調(diào)節(jié)，其中高頻電磁電壓調(diào)整器的電抗根據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)電壓信號(hào)的測(cè)量值進(jìn)行連續(xù)的 調(diào)節(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)信號(hào)通過與高頻變壓器的初級(jí) 線圈串聯(lián)的第一高頻電磁電壓調(diào)整器和與高頻率變壓器的次級(jí)線圈串聯(lián)的第二高頻電 磁電壓調(diào)整器同時(shí)調(diào)節(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述周期交流輸出信號(hào)為正弦信號(hào)。
7. —種轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該裝置包括用于利用電源信號(hào)調(diào)制周期交流信號(hào)的 調(diào)制器；轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)所述調(diào)制器輸出的信號(hào)的調(diào)節(jié)變壓器，其中所述調(diào)節(jié)變壓器包括至 少一個(gè)線圈與電磁電壓調(diào)整器串聯(lián)的變壓器；用于整流所述調(diào)節(jié)變壓器輸出信號(hào)的輔助 整流器；用于周期性顛倒所述輔助整流器各部分的偏振的開關(guān)電橋電橋；用于提供適當(dāng) 控制信號(hào)以運(yùn)行所述調(diào)制器、所述開關(guān)電橋和所述電磁電壓調(diào)整器的邏輯控制電路；其 中所述調(diào)節(jié)通過對(duì)所述電磁電壓調(diào)整器電抗的連續(xù)調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述變壓器為高頻變壓器，所述電 磁調(diào)整器是高頻電磁電壓調(diào)整器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變壓器包括兩個(gè)電磁調(diào)整 器，其中一個(gè)電磁調(diào)整器與所述變壓器的初級(jí)線圈串聯(lián)，另一個(gè)電磁調(diào)整器與所述變壓 器的次級(jí)線圈串聯(lián)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述邏輯控制電路由控制器實(shí) 現(xiàn)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述調(diào)制器通過開關(guān)電橋?qū)崿F(xiàn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述所述開關(guān)電 橋由半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包括整流器，其中所述電源 的信號(hào)通過所述整流器提供給所述開關(guān)電橋。
14. 一種轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括用于利用電源電壓信號(hào)調(diào)制周期交流信號(hào) 的調(diào)制器；轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)所述調(diào)制器輸出的信號(hào)的調(diào)節(jié)變壓器，其中所述調(diào)節(jié)變壓器包括 含有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的變壓器，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈均與電磁電壓調(diào)整器連接；用 于整流所述調(diào)節(jié)變壓器的次級(jí)線圈輸出信號(hào)的兩個(gè)輔助整流器；兩個(gè)分別與所述輔助整 流器的輸出端連接的開關(guān)裝置，用于控制所述輔助整流器和負(fù)載的連接；用于提供適當(dāng) 控制信號(hào)以運(yùn)行所述調(diào)制器、所述開關(guān)裝置和所述電磁電壓調(diào)整器的邏輯控制電路；其 中所述調(diào)節(jié)通過連續(xù)調(diào)整所述電磁電壓調(diào)整器的電抗來實(shí)現(xiàn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述調(diào)制器通過開關(guān)電橋?qū)崿F(xiàn)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換裝置和/或開關(guān)電橋 通過半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)。
17. —種調(diào)整器，其特征在于，包括與負(fù)載串聯(lián)的電磁電壓調(diào)整器；與所述電磁 電壓調(diào)整器串聯(lián)的第一開關(guān)裝置和與所述負(fù)載串聯(lián)以從電源沿一個(gè)方向傳遞電流給所 述負(fù)載的第一二極管，；與所述負(fù)載串聯(lián)的第二開關(guān)裝置和與所述電磁電壓調(diào)整器串聯(lián) 以從電源沿反方向傳遞電流給所述電磁電壓調(diào)整器的第二二極管；與所述電磁電壓調(diào)整 器和負(fù)載并聯(lián)的輔助開關(guān)裝置，以當(dāng)?shù)谝缓偷诙_關(guān)裝置處于斷開狀態(tài)時(shí)保持其持續(xù)電 流流動(dòng)；提供適當(dāng)控制信號(hào)運(yùn)行所述第一和第二開關(guān)裝置、所述開關(guān)裝置和所述電磁電 壓調(diào)整器的邏輯控制電路；其中，調(diào)節(jié)通過連續(xù)調(diào)整電磁電壓調(diào)整器的電抗來實(shí)現(xiàn)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的調(diào)整器，其特征在于，所述兩個(gè)輔助開關(guān)裝置與所述電 磁電壓調(diào)整器和負(fù)載并聯(lián)，每個(gè)輔助開關(guān)裝置用于保持電流以特定方向連續(xù)通過負(fù)載。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的調(diào)整器，其特征在于，所述開關(guān)裝直通過采用半導(dǎo)體場(chǎng) 效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)。
20. —種電磁電壓調(diào)整器，其特征在于，包括與電磁體磁性耦合的電感元件，從 而電磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)引入所述電感元件的芯部而改變其感應(yīng)系數(shù)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的調(diào)整器，其特征在于，所述電磁體包括U形芯部，適 用于將電感元件環(huán)繞在其兩臂。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的調(diào)整器，其特征在于，所述電磁體的芯部由鐵制成。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的調(diào)整器，其特征在于，所述電感元件的芯部由鐵氧體制 成。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的調(diào)整器，其特征在于，還包括恒定電磁元件用于將磁場(chǎng) 引入電感元件的芯部。
全文摘要
本發(fā)明是涉及一種高效電壓轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)裝置，該裝置基于高頻率的變壓器和與變壓器的線圈串聯(lián)的高頻電磁電壓調(diào)整器。本發(fā)明的轉(zhuǎn)換和調(diào)整裝置在不需要濾波級(jí)的情況下，有效地轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定輸入電源。根據(jù)本發(fā)明，電壓信號(hào)的調(diào)整是通過使用一個(gè)或多個(gè)高頻電磁電壓調(diào)整器來實(shí)現(xiàn)，其中高頻電磁電壓調(diào)整器通過其線圈與變壓器的初級(jí)和/或次級(jí)線圈連接，其中，所述變壓器的初級(jí)和次級(jí)線圈上的電壓通過提供給其電磁體的適當(dāng)控制信號(hào)調(diào)整所述高頻電磁電壓調(diào)整器的所述線圈的電抗值而調(diào)整。
文檔編號(hào)G05F1/10GK101438487SQ200580037388
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者亞歷山大·莫斯托夫, 茲維卡·莫艾倫, 維克多·希里亞克斯基 申請(qǐng)人:亞歷山大·莫斯托夫;維克多·希里亞克斯基;茲維卡·莫艾倫