專利名稱：一種可控電流感應(yīng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流感應(yīng)電源，特別是涉及利用電流互感器原理的電流感應(yīng)電源。
背景技術(shù)：
利用變壓器變壓，我們可以從交流電網(wǎng)中取得理想電壓和功率的電能，我們常用
的用電負(fù)載一般標(biāo)稱供電方式即交流或直流、額定電壓、功率等參數(shù)來判斷該用電負(fù)載正
常工作所需的電源，我們常使用的電源輸出電壓相對恒定、電流隨負(fù)載變化而變化。
電流感應(yīng)電源是利用電流互感器原理從交流電網(wǎng)或電路中感應(yīng)電流取得電能的
又一種方式，其感應(yīng)出來的交流電流大小和一次側(cè)電流、互感器變比相關(guān)，在不考慮磁路飽
和的情況下，固定變比的電流互感器輸出電流將隨恒定的一次側(cè)電流而恒定，輸出電壓則
隨負(fù)載的變化而變化，因此利用常規(guī)的電流互感器原理所制造的電流感應(yīng)電源和我們常規(guī)
電源電壓相對恒定的需求不相符合。 要使電流感應(yīng)電源滿足我們常規(guī)的用電環(huán)境，則需使其在導(dǎo)線電流大小波動、負(fù) 載變化的情況下保持輸出電壓的相對穩(wěn)定?，F(xiàn)有技術(shù)中，采用輸出電壓過壓保護方法的電 流感應(yīng)電源難以滿足負(fù)載和導(dǎo)線電流大幅波動的應(yīng)用環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種可控電 流感應(yīng)電源，該可控電流感應(yīng)電源輸出電壓穩(wěn)定，能適用于不同負(fù)載和導(dǎo)線電流環(huán)境。
本發(fā)明所解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 設(shè)計、制作一種可控電流感應(yīng)電源，包括取能互感器、可控整流電路、控制模塊和 濾波電路，所述取能互感器輸出的二次側(cè)電流輸入所述可控整流電路，該可控整流電路將 整流后的電流輸入濾波電路，所述可控整流電路包括旁路回路和整流回路，所述電流感應(yīng) 電源的輸出電壓信號接入所述控制模塊，該控制模塊輸出的控制信號接入所述可控整流電 路； 所述可控整流電路的旁路回路將輸入電流短路，整流回路將輸入的交流整流成直 流輸出給濾波電路，在控制周期內(nèi)，所述可控整流電路的旁路回路和整流回路交替工作；
所述控制模塊輸出控制信號調(diào)節(jié)所述可控整流電路的旁路回路和整流回路在控 制周期內(nèi)的導(dǎo)通時間比值。 本發(fā)明中，所述可控整流電路的主電路是四只整流器件組成橋式整流電路，在橋 式整流電路直流電源負(fù)端相連的兩只整流器件上，反向并聯(lián)兩只可控整流器件，其中；
所述四只整流器件共同組成的橋式整流電路即為所述可控整流電路的整流回 路； 和橋式整流電路直流電源負(fù)端相連的兩只整流器件、以及反向并聯(lián)的兩只可控整 流器件共同組成所述可控整流電路的旁路回路。 所述可控整流電路的整流器件和可控整流器件均為功率開關(guān)器件，包括二極管、可控硅、IGBT、 GT0或M0SFET，所述四只整流器件能封裝為整流橋堆。 所述控制模塊采用P麗脈寬調(diào)制控制方式，輸出占空比可調(diào)的P麗脈寬控制信號，
所述可控整流電路的旁路回路或整流回路按P麗脈寬控制信號的高低電平變化而導(dǎo)通或
關(guān)斷，所述控制模塊通過調(diào)節(jié)P麗脈寬控制信號的占空比維持電流感應(yīng)電源輸出的穩(wěn)定。 所述控制模塊或采用SP麗正弦脈寬調(diào)制控制方式，輸出調(diào)制比可調(diào)的SP麗脈寬
控制信號，所述可控整流電路的旁路回路或整流回路按SP麗脈寬控制信號的高低電平變
化而導(dǎo)通或關(guān)斷，所述控制模塊通過調(diào)節(jié)SP麗脈寬控制信號的調(diào)制比維持電流感應(yīng)電源
輸出的穩(wěn)定。 所述控制模塊或采用相位控制方式，通過調(diào)節(jié)所述可控整流器件的相位控制初始
值來控制所述可控整流電路3旁路回路和整流回路的導(dǎo)通時間比值。 同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明可控電流感應(yīng)電源的有益效果在于 1.控制模塊根據(jù)電流感應(yīng)電源的輸出電壓產(chǎn)生控制信號，控制信號作用于可控整
流電路調(diào)節(jié)其旁路回路和整流回路導(dǎo)通時間比值，從而調(diào)節(jié)整流輸出電流大小，實現(xiàn)了不
同負(fù)載情況下輸出電壓的穩(wěn)定； 2.當(dāng)導(dǎo)線電流大幅波動時，控制模塊輸出的控制信號作用于可控整流電路，調(diào)節(jié) 了旁路電流的大小，使導(dǎo)線電流大幅波動時不影響輸出電壓的穩(wěn)定，拓展了電流感應(yīng)電源 的環(huán)境適應(yīng)能力。


圖1是本發(fā)明可控電流感應(yīng)電源的原理框圖；
圖2是本發(fā)明的一種可控整流電路的主電路拓?fù)鋱D；
圖3是本發(fā)明采用P麗控制方式信號控制原理圖；
圖4是本發(fā)明采用SP麗控制方式信號控制原理圖；
圖5是本發(fā)明采用相位控制方式信號控制原理圖； 圖6是本發(fā)明的可控整流器件為可控硅、整流器件為二極管，且采用相位控制方 式時的電路圖； 圖中1是取能互感器，11、12是取能互感器輸出端，3是可控整流電路，31、32是可 控整流電路輸入端，4是濾波電路，40是濾波電容，41是負(fù)載電阻，5是控制模塊，9是導(dǎo)線， 301、302、303、304是整流器件，311、312是可控整流器件，Vin是可控整流電路3輸入電流 的同步電壓信號，Vinm是其幅值，180。 、360°是其半周期和全周期相位值，Vt是三角波載 波，Vtm是其幅值，Q311是可控整流器件311的控制信號，Q312是可控整流器件312的控制 信號，9是相位控制初始值，t為脈沖寬度，T為控制周期，D為占空比，w為調(diào)制度。
具體實施例方式
本發(fā)明可控電流感應(yīng)電源，結(jié)合圖1至圖6所示，包括取能互感器1、可控整流電 路3、控制模塊5和濾波電路4，所述取能互感器1輸出的二次側(cè)電流輸入所述可控整流電 路3，該可控整流電路3將整流后的電流輸入濾波電路4，所述可控整流電路3包括旁路回 路和整流回路，所述電流感應(yīng)電源的輸出電壓信號接入所述控制模塊5，該控制模塊5輸出 的控制信號接入所述可控整流電路3 ;
所述可控整流電路3的旁路回路將輸入電流短路，整流回路將輸入的交流整流成 直流輸出給濾波電路4，在控制周期內(nèi)，所述可控整流電路3的旁路回路和整流回路交替工 作； 所述控制模塊5輸出控制信號調(diào)節(jié)所述可控整流電路3的旁路回路和整流回路在 控制周期內(nèi)的導(dǎo)通時間比值。 所述可控整流電路3主電路拓?fù)涫撬膫€整流器件301、302、303、304組成橋式整 流電路，整流器件301、302的連接點為整流輸出直流電源的負(fù)端，可控整流器件311和整流 器件301反向并聯(lián)，可控整流器件312和整流器件302反向并聯(lián)； 所述四個整流器件301、302、303、304共同組成所述可控整流電路3的整流回路；
整流器件301、302和可控整流器件311、312共同組成所述可控整流電路3的旁路 回路。 所述可控整流電路3的整流器件301、302、303、304和可控整流器件311、312為功 率開關(guān)器件，包括二極管、可控硅、IGBT、 GT0或M0SFET，所述四個整流器件301、302、303、 304能封裝為整流橋堆。 所述控制模塊5采用P麗脈寬調(diào)制控制方式，輸出占空比可調(diào)的P麗脈寬控制信 號，所述可控整流電路3的旁路回路或整流回路按P麗脈寬控制信號的高低電平變化而導(dǎo) 通或關(guān)斷，所述控制模塊5通過調(diào)節(jié)P麗脈寬控制信號的占空比維持電流感應(yīng)電源輸出的 所述控制模塊5或采用SP麗正弦脈寬調(diào)制控制方式，輸出調(diào)制比可調(diào)的SP麗脈 寬控制信號，所述可控整流電路3的旁路回路或整流回路按SP麗脈寬控制信號的高低電平 變化而導(dǎo)通或關(guān)斷，所述控制模塊5通過調(diào)節(jié)SP麗脈寬控制信號的調(diào)制比維持電流感應(yīng)電 源輸出的穩(wěn)定。 所述控制模塊5或采用相位控制方式，通過調(diào)節(jié)所述可控整流器件311、312的相 位控制初始值來控制所述可控整流電路3旁路回路和整流回路的導(dǎo)通時間比值。
上述實施方式可詳細(xì)表述為 取能互感器1的二次側(cè)輸出端11、12分別與相控整流模塊的輸入端31、32相連， 當(dāng)導(dǎo)線9中流經(jīng)交流電流時，取能互感器1的二次側(cè)因電磁感應(yīng)產(chǎn)生交變電流，該交變電流 輸入可控整流模塊3，一部分被整流后經(jīng)濾波電路4中的濾波電容40濾波后，在負(fù)載電阻 41兩端形成直流電壓輸出，其余未經(jīng)整流的交變電流被可控整流模塊3旁路，直接流回取 能互感器1的二次側(cè)，控制被整流電流和被旁路電流的比例，即可穩(wěn)定負(fù)載電阻41兩端的 直流輸出電壓。 當(dāng)可控整流器件311、312都斷開時，整流器件301、302、303、304組成常規(guī)橋式整 流電路，整流器件303、304的連接點為輸出直流電源正端，整流器件301、302的連接點為輸 出直流電源負(fù)端。在可控整流電路3輸入電流的同步電壓信號Vin正半周，即輸入節(jié)點32 電壓高于節(jié)點31時，若可控整流器件311導(dǎo)通時，輸入電流經(jīng)可控整流器件311、整流器件 302導(dǎo)通形成旁路，在輸入電流的負(fù)半周，若可控整流器件312導(dǎo)通時，輸入電流經(jīng)可控整 流器件312、整流器件301導(dǎo)通形成旁路。 采用P麗脈寬調(diào)制控制方式時，控制模塊5輸出固定控制周期為T、脈沖寬度為t 的矩形脈沖序列，在輸入電流的同步電壓信號Vin正半周，可控整流器件311的控制信號Q311輸出矩形脈沖序列，使可控整流器件311在每個控制周期T內(nèi)導(dǎo)通時間寬度為t，在輸 入電流的同步電壓信號Vin負(fù)半周，可控整流器件312的控制信號Q312輸出矩形脈沖序 列，使可控整流器件312在每個控制周期T內(nèi)導(dǎo)通時間寬度為t。當(dāng)輸出電壓偏低時，減小 導(dǎo)通時間寬度t，即減小占空比D，可控整流電路3的旁路回路與整流回路導(dǎo)通時間比值減 小，電壓回升，反之，當(dāng)輸出電壓偏高時，增大導(dǎo)通時間寬度t，即增大占空比D，可控整流電 路3的旁路回路與整流回路導(dǎo)通時間比值增大，電壓回落。 采用SP麗正弦脈寬調(diào)制控制方式時，控制模塊5產(chǎn)生頻率固定的三角波載波Vt， 與可控整流電路3輸入電流的同步電壓信號Vin調(diào)制，在正弦波Vin與三角波載波Vt的交 點處控制可控整流器件的通斷，即可得到一組等幅且脈沖寬度按正弦波函數(shù)值變化的矩形 脈沖序列，在輸入電流的同步電壓信號Vin正半周，可控整流器件311的控制信號Q311輸 出矩形脈沖序列，在輸入電流的同步電壓信號Vin負(fù)半周，可控整流器件312的控制信號 Q312輸出矩形脈沖序列，調(diào)節(jié)三角波載波幅值Vtm，調(diào)制度W改變，即可改變控制信號Q311、 Q312輸出的矩形脈沖序列寬度。當(dāng)輸出電壓偏低時，減小三角波載波Vt的幅值Vtm，調(diào)制 度W增大，可控整流電路3的旁路回路與整流回路導(dǎo)通時間比值減小，電壓回升，反之，當(dāng)輸 出電壓偏高時，增大三角波載波Vt的幅值Vtm，調(diào)制度W減小，可控整流電路3的旁路回路 與整流回路導(dǎo)通時間比值增大，電壓回落。 采用相位控制方式時，控制模塊5產(chǎn)生一個相位控制初始值(p(0〈cp〈180c)，在可控 整流電路3輸入電流的同步電壓信號Vin正半周且相位值為cp時，可控整流器件311的控 制信號Q311發(fā)出導(dǎo)通信號，可控整流器件311在可控整流電路3輸入電流的同步電壓信 號Vin正半周且相位值為cp至180°期間導(dǎo)通，在可控整流電路3輸入電流的同步電壓信號 Vin負(fù)半周且相位值為(p+180。時，可控整流器件312的控制信號Q312發(fā)出導(dǎo)通信號，可控 整流器件312在可控整流電路3輸入電流的同步電壓信號Vin負(fù)半周且相位值為9+180° 至360°期間導(dǎo)通，當(dāng)輸出電壓偏低時，增大相位控制初始值q)，可控整流電路3的旁路回路 與整流回路導(dǎo)通時間比值減小，電壓回升，反之，當(dāng)輸出電壓偏高時，減小相位控制初始值 (P，可控整流電路3的旁路回路與整流回路導(dǎo)通時間比值增大，電壓回落。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明技術(shù)方案，圖6給出了可控整流器件為可控硅、整流器件為 二極管，采用相位控制方式的電路圖例。 移相控制芯片Ul選用TCA785，其第11腳為相位控制初始值9的電壓控制腳，第 8腳為參考電壓輸出，第14、15腳為相位相差180°的相位控制信號輸出腳，感應(yīng)電源輸出 電壓Vo經(jīng)R5、 R9、 TR1分壓采樣后與參考電壓比較，當(dāng)電壓偏高時，Ul第11腳的控制電壓 降低，相位控制初始值9減小，可控整流器件311、312導(dǎo)通時間增大，電流感應(yīng)電源輸出電 壓降低，當(dāng)電壓偏低時，Ul第11腳的控制電壓升高，相位控制初始值9增大，可控整流器件 311、312導(dǎo)通時間減少，電流感應(yīng)電源輸出電壓升高。
權(quán)利要求
一種可控電流感應(yīng)電源，包括取能互感器1、可控整流電路3、控制模塊5和濾波電路4，所述取能互感器1輸出的二次側(cè)電流輸入所述可控整流電路3，該可控整流電路3將整流后的電流輸入濾波電路4，其特征在于所述可控整流電路3包括旁路回路和整流回路，所述可控電流感應(yīng)電源的輸出電壓信號接入所述控制模塊5，該控制模塊5輸出的控制信號接入所述可控整流電路3；所述可控整流電路3的旁路回路將輸入電流短路，整流回路將輸入的交流整流成直流輸出給濾波電路4，在控制周期內(nèi)，所述可控整流電路3的旁路回路和整流回路交替工作；所述控制模塊5輸出控制信號調(diào)節(jié)所述可控整流電路3的旁路回路和整流回路在控制周期內(nèi)的導(dǎo)通時間比值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控電流感應(yīng)電源，其特征在于所述可控整流電路3的主電路拓?fù)涫撬膫€整流器件301 、 302、 303、 304組成橋式整流電路，整流器件301 、 302的連接點為整流輸出直流電源的負(fù)端，可控整流器件311和整流器件301反向并聯(lián)，可控整流器件312和整流器件302反向并聯(lián)；其中所述四個整流器件301、302、303、304組成所述可控整流電路3的整流回路；兩個整流器件301 、302和兩個可控整流器件311、312共同組成所述可控整流電路3的旁路回路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控電流感應(yīng)電源，其特征在于，所述可控整流電路3的整流器件301、302、303、304和可控整流器件311、312為功率開關(guān)器件，包括二極管、可控硅、IGBT、GT0或M0SFET，所述四個整流器件301、302、303、304能封裝為整流橋堆。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控電流感應(yīng)電源，其特征在于，所述控制模塊5采用P麗脈寬調(diào)制控制方式，輸出占空比可調(diào)的P麗脈寬控制信號，所述可控整流電路3的旁路回路或整流回路按P麗脈寬控制信號的高低電平變化而導(dǎo)通或關(guān)斷，所述控制模塊5通過調(diào)節(jié)P麗脈寬控制信號的占空比維持電流感應(yīng)電源輸出的穩(wěn)定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控電流感應(yīng)電源，其特征在于，所述控制模塊5采用SP麗正弦脈寬調(diào)制控制方式，輸出調(diào)制比可調(diào)的SP麗脈寬控制信號，可控整流電路3的旁路回路或整流回路按SP麗脈寬控制信號的高低電平變化而導(dǎo)通或關(guān)斷，所述控制模塊5通過調(diào)節(jié)SP麗脈寬控制信號的調(diào)制比維持電流感應(yīng)電源輸出的穩(wěn)定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的可控電流感應(yīng)電源，其特征在于，所述控制模塊5采用相位控制方式，通過調(diào)節(jié)所述可控整流器件311、312的相位控制初始值來控制所述可控整流電路3旁路回路和整流回路的導(dǎo)通時間比值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可控電流感應(yīng)電源，包括取能互感器1、可控整流電路3、控制模塊5和濾波電路4，取能互感器1輸出二次側(cè)電流輸入所述可控整流電路3，該可控整流電路3將整流后電流輸入濾波電路4，可控整流電路3包括旁路回路和整流回路，可控電流感應(yīng)電源輸出電壓信號接入控制模塊5，該控制模塊5輸出控制信號接入可控整流電路3；可控整流電路3的旁路回路將輸入電流短路，整流回路將輸入電流整流后輸出給濾波電路4，在控制周期內(nèi)，可控整流電路3的旁路回路和整流回路交替工作；控制模塊5輸出控制信號調(diào)節(jié)旁路回路和整流回路在控制周期內(nèi)的導(dǎo)通時間比值。本發(fā)明可控電流感應(yīng)電源輸出電壓穩(wěn)定，對不同負(fù)載和導(dǎo)線電流大小的適應(yīng)能力強。
文檔編號H02M7/04GK101789639SQ20101013730
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者朱發(fā)國 申請人:朱發(fā)國