專利名稱：相位控制型交流穩(wěn)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉 及一種相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，尤指一種可于輸入電源每一半周內(nèi)快速多段脈寬調(diào)整的交流電壓輸出電路，可改善穩(wěn)壓設(shè)備體積大及笨重的缺點(diǎn)。
背景技術(shù)：
近年來，因科技快速發(fā)展，各種電子儀器及精密設(shè)備的使用亦日漸普遍。由于這些設(shè)備僅能容許有限的輸入電源的變動，例如電源電壓過高可能造成用電設(shè)備損壞，或電壓過低等用電不穩(wěn)定的問題。在配電系統(tǒng)中每一饋線均有許多用戶，當(dāng)饋線上有重載投入或切離，即會造成因線路壓降變化而導(dǎo)致鄰近用電的電壓不穩(wěn)定。故交流穩(wěn)壓器即成為重要的電源質(zhì)量改善設(shè)備。請參照圖1所示，現(xiàn)有相位控制型穩(wěn)壓器的切換開關(guān)93設(shè)于變壓器9的激磁側(cè) 91 ；所述切換開關(guān)93為閘流體(SCR或TRIAC)組成，其閘流體切換導(dǎo)通方式僅能于每一半周內(nèi)調(diào)整一次電壓大小，故無法達(dá)到快速穩(wěn)壓及減少低諧波電流污染的目的，且需設(shè)計體積大和較為笨重的濾波設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型一種相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，為克服現(xiàn)有電源穩(wěn)壓器于穩(wěn)壓過程中，會連帶產(chǎn)生諧波電流反饋至供電系統(tǒng)，導(dǎo)致電源側(cè)輸入功率因子降低，且需另設(shè)計低階次的諧波濾波器來改善輸出電壓的供電質(zhì)量，終造成濾波器設(shè)備體積大且笨重的缺點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案本實(shí)用新型提供一緩沖裝置連接于變壓器輸入電源側(cè)與變壓器激磁側(cè)，變壓器為自耦型變壓器，所述緩沖裝置具有兩單向?qū)窂?，其單向?qū)窂降膶?dǎo)通方向互為相反且分別為一導(dǎo)通一關(guān)斷狀態(tài)，可提供變壓器于正半周及負(fù)半周激磁電流的飛輪路徑，所述單向?qū)窂綖橛芍辽僖豢煽亻_關(guān)器及至少一單向?qū)ㄆ鞔?lián)組成，所述單向?qū)ㄆ骺捎啥鄠€功率二極管連接組成；一脈寬調(diào)變控制裝置連接于變壓器激磁側(cè)的緩沖裝置與供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)之間，所述脈寬調(diào)變控制裝置為半導(dǎo)體雙向切換導(dǎo)通開關(guān)，可提供輸入電源于每一半周內(nèi)切換導(dǎo)通及關(guān)斷數(shù)次的功能，其脈寬調(diào)變控制裝置可由四個為二極管的單向?qū)ㄔ耙豢煽亻_關(guān)元件連接組成的半導(dǎo)體雙向切換導(dǎo)通開關(guān)。運(yùn)作時輸入電源經(jīng)緩沖裝置的單向?qū)窂?，并?jīng)由脈寬調(diào)變控制裝置的雙向切換開關(guān)于每一半周內(nèi)切換導(dǎo)通及關(guān)斷數(shù)次，將變壓器激磁側(cè)的電壓調(diào)整成數(shù)段可變的電壓，并經(jīng)平滑電感的濾波作用，使變壓器的激磁電流波形更平順，再通過變壓器來調(diào)節(jié)輸出側(cè)的電壓，并通過一電感器及一電容器組成的低通濾波裝置來濾除諧波改善輸出電壓波形的失真。具體來說，本實(shí)用新型提供了一種相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，包括一變壓器，所述變壓器接受輸入電源；至少一低通濾波裝置，接收經(jīng)變壓器的輸出電源以濾除諧波；一緩沖裝置，連接于變壓器輸入電源側(cè)與變壓器激磁側(cè)，所述緩沖裝置包括有兩單向?qū)窂?，其兩單向?qū)窂降膶?dǎo)通方向互為相反，其單向?qū)窂綖橛芍辽僖豢煽亻_關(guān)器及至少一單向?qū)ㄆ鞔?lián)組成；以及一脈寬調(diào)變控制裝置，連接于變壓器激磁側(cè)的緩沖裝置與供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)之間，所述脈寬調(diào)變控制裝置為可于輸入電源每一半周內(nèi)切換導(dǎo)通及關(guān)斷數(shù)次的半導(dǎo)體雙向切換導(dǎo)通開關(guān)。 本實(shí)用新型所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，還包括有一平滑電感連接于變壓器激磁側(cè)與緩沖裝置之間，可降低變壓器輸入電源的電流諧波及輸出電源的電壓諧波。本實(shí)用新型所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其中所述變壓器為自耦型變壓器。本實(shí)用新型所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其中所述低通濾波裝置包括有一電感器及一電容器，所述電感器接受輸出電源并經(jīng)電容器濾除諧波。本實(shí)用新型所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其中所述脈寬調(diào)變控制裝置為由四個單向?qū)ㄔ耙豢煽亻_關(guān)元件連接組成的半導(dǎo)體雙向切換導(dǎo)通開關(guān)。本實(shí)用新型所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其中所述單向?qū)ㄔ槎O管。本實(shí)用新型所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其中所述單向?qū)ㄆ鳛橛啥鄠€功率二極管連接組成。本實(shí)用新型在改良現(xiàn)有交流穩(wěn)壓設(shè)備，穩(wěn)壓調(diào)整反應(yīng)時間不夠迅速，及會產(chǎn)生諧波電流導(dǎo)致電源輸入側(cè)功率因子偏低的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型為一種相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，緩沖裝置及脈寬調(diào)變控制裝置對輸入電源作控制，可提供快速穩(wěn)壓的效果，及輸出電壓波形失真度小，并能改善濾波設(shè)備體積大及笨重的缺點(diǎn)。由上述說明，本實(shí)用新型具有下列各項(xiàng)有益效果1.采用脈寬調(diào)變控制方式，輸出電壓的波形失真度小。2.輸出電壓瞬時調(diào)節(jié)速率反應(yīng)快。3.整體穩(wěn)壓設(shè)備體積小且重量輕。4.降低反饋至供電系統(tǒng)的諧波電流污染。

圖1為現(xiàn)有相位控制型穩(wěn)壓器的電路圖；圖2為本實(shí)用新型相位控制型交流穩(wěn)壓裝置圖；圖3為本實(shí)用新型輸入電源電壓于正半周的電流流向圖；圖4為本實(shí)用新型輸入電源電壓于負(fù)半周的電流流向圖；圖5為本實(shí)用新型脈寬調(diào)變控制裝置與單向?qū)窂接|發(fā)信號示意圖；圖6為本實(shí)用新型變壓器激磁電壓及電流波形圖；圖7為本實(shí)用新型低通濾波裝置另一設(shè)置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
請參照圖2所示，本實(shí)用新型相位控制型交流穩(wěn)壓裝置有一變壓器1、一低通濾波裝置2、一緩沖裝置3、一脈寬調(diào)變控制裝置4及一平滑電感5其中一變壓器1接受輸入電源，其變壓器1為具有負(fù)載側(cè)線圈11及電源側(cè)線圈12的共鐵芯的自耦型變壓器。一低通濾波裝置2，為接收經(jīng)變壓器1的輸出電源，低通濾波裝置2包括有一電感器21及一電 容器22，所述電感器21接受輸出電源并經(jīng)電容器22濾除高頻諧波以供應(yīng)輸出用電。請參照圖2及圖5所示，一緩沖裝置3，連接于變壓器1輸入電源側(cè)13與變壓器 1激磁側(cè)14，所述緩沖裝置3包括有兩單向?qū)窂?1，其兩單向?qū)窂?1導(dǎo)通方向互為相反，且分別為一導(dǎo)通一關(guān)斷狀態(tài)，可提供變壓器1于正半周6及負(fù)半周7激磁電流的飛輪路徑，所述單向?qū)窂?1為由至少一可控開關(guān)器311及至少一單向?qū)ㄆ?12串聯(lián)組成；單向?qū)ㄆ?12可由多個功率二極管連接組成(圖未示出)。一脈寬調(diào)變控制裝置4，連接于變壓器1激磁側(cè)14的緩沖裝置3與供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)(Neutral point)之間，所述脈寬調(diào)變控制裝置4為由四個單向?qū)ㄔ?1及一可控開關(guān)元件42連接組成的半導(dǎo)體雙向切換導(dǎo)通開關(guān)，可提供輸入電源于每一半周內(nèi)切換導(dǎo)通及關(guān)斷數(shù)次的功能，單向?qū)ㄔ?1為二極管。一平滑電感5連接于變壓器1激磁側(cè)14與緩沖裝置3之間，使變壓器1的激磁電流波形更平順，并可降低變壓器1輸入電源的電流諧波及輸出電源的電壓諧波。請參照圖2所示，本實(shí)用新型于運(yùn)作時輸入電源經(jīng)緩沖裝置3的單向?qū)窂?1， 及經(jīng)由脈寬調(diào)變控制裝置4的半導(dǎo)體雙向切換導(dǎo)通開關(guān)的功能于每一半周內(nèi)切換導(dǎo)通及關(guān)斷數(shù)次，將變壓器1激磁側(cè)14的電壓調(diào)整成數(shù)段可變的電壓，使可變電壓經(jīng)平滑電感5 的濾波作用，讓變壓器1的激磁電流波形更平順，再通過變壓器1的電源側(cè)線圈12耦合至負(fù)載側(cè)線圈11，以調(diào)節(jié)變壓器1輸出電壓，并由低通濾波裝置2的電感器21及電容器22 濾除高頻諧波以供應(yīng)輸出用電；上述的脈寬調(diào)變控制裝置4采用高頻控制方式，使穩(wěn)壓調(diào)節(jié)反應(yīng)時間快，且輸出的電壓波形失真度小，并可降低低通濾波裝置2的體積及重量。請參照圖3、5及圖6所示，輸入電源電壓于正半周6時單向?qū)窂?1提供的飛輪路徑動作時序?yàn)镾2，并經(jīng)脈寬調(diào)變控制裝置4連續(xù)導(dǎo)通及關(guān)斷數(shù)次，將變壓器1激磁側(cè)14的電壓調(diào)整成數(shù)段可變的電壓，以達(dá)到變壓器1的激磁電流為連續(xù)平順及輸出電壓波形失真度小的目的，其脈寬調(diào)變控制裝置4于輸入電源的動作時序?yàn)镾l ；請參照圖4、5及圖6所示，若負(fù)半周7時單向?qū)窂?1提供的飛輪路徑動作時序?yàn)镾3，并通過動作時序?yàn)镾l的脈寬調(diào)變控制裝置4的連續(xù)導(dǎo)通及關(guān)斷數(shù)次，使變壓器1激磁側(cè)14的電壓調(diào)整成數(shù)段可變的電壓， 以達(dá)快速調(diào)節(jié)穩(wěn)壓的目的。請參照圖7所示，本實(shí)用新型的低通濾波裝置2的另一設(shè)置結(jié)構(gòu)，其低通濾波裝置 2可僅連接于變壓器1的負(fù)載側(cè)線圈11。
權(quán)利要求1.一種相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于，包括一變壓器(1)，所述變壓器(1)接受輸入電源；至少一低通濾波裝置(2)，接收經(jīng)變壓器(1)的輸出電源以濾除諧波；一緩沖裝置(3)，連接于變壓器(1)輸入電源側(cè)(13)與變壓器(1)激磁側(cè)(14)，所述緩沖裝置(3)包括有兩單向?qū)窂?31)，其兩單向?qū)窂?31)的導(dǎo)通方向互為相反， 其單向?qū)窂?31)為由至少一可控開關(guān)器(311)及至少一單向?qū)ㄆ?312)串聯(lián)組成； 以及一脈寬調(diào)變控制裝置(4)，連接于變壓器(1)激磁側(cè)(14)的緩沖裝置(3)與供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)之間，所述脈寬調(diào)變控制裝置(4)為可于輸入電源每一半周內(nèi)切換導(dǎo)通及關(guān)斷數(shù)次的半導(dǎo)體雙向切換導(dǎo)通開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于還包括有一平滑電感(5)連接于變壓器⑴激磁側(cè)(14)與緩沖裝置(3)之間，可降低變壓器⑴輸入電源的電流諧波及輸出電源的電壓諧波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述變壓器(1)為自耦型變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述低通濾波裝置 (2)包括有一電感器(21)及一電容器(22)，所述電感器(22)接受輸出電源并經(jīng)電容器 (21)濾除諧波。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述脈寬調(diào)變控制裝置(4)為由四個單向?qū)ㄔ?41)及一可控開關(guān)元件(42)連接組成的半導(dǎo)體雙向切換導(dǎo)通開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述單向?qū)ㄔ?(41)為二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述單向?qū)ㄆ?(312)為由多個功率二極管連接組成。
專利摘要本實(shí)用新型為一種相位控制型交流穩(wěn)壓裝置，提供一緩沖裝置連接于變壓器輸入電源側(cè)與變壓器激磁側(cè)，供輸入電源于正半周及負(fù)半周激磁電流的飛輪路徑，并通過一脈寬調(diào)變控制裝置連接于變壓器激磁側(cè)的緩沖裝置與供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)之間，提供輸入電源于每一半周內(nèi)切換導(dǎo)通及關(guān)斷數(shù)次的功能，使可變電壓經(jīng)平滑電感調(diào)節(jié)變壓器的激磁電流波形更平順，再經(jīng)變壓器調(diào)節(jié)輸出側(cè)電壓達(dá)到穩(wěn)壓反應(yīng)時間快及波形失真小的目的。
文檔編號G05F1/13GK201945903SQ20112005703
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者黃瑞坤 申請人:易豐興業(yè)有限公司