專利名稱：一種自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及市電交流斬波調(diào)壓技術(shù)領(lǐng)域，是ー種自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
見圖1，交流斬波是實現(xiàn)市電調(diào)壓變換的一種最好的技術(shù)形式，當(dāng)交流斬波后所接負載是電感性吋，由于感抗的作用，就必須要在斬波開關(guān)關(guān)斷時進行續(xù)流。目前采取的續(xù)流方案是，均是采用在交流斬波開關(guān)后并聯(lián)連接承擔(dān)續(xù)流作用的電子開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)續(xù)流；就是說，無論斬波開關(guān)電路的具體結(jié)構(gòu)如何，都必不可少的要在斬波開關(guān)1后的電路上并接續(xù)流開關(guān)2 ；斬波開關(guān)和續(xù)流開關(guān)都是采用IGBT開關(guān)元件，IGBT開關(guān)元件的開通和關(guān)斷需要時間，而為了防止續(xù)流開關(guān)2導(dǎo)通可能造成對斬波后電路的短路，必需對斬波電子開關(guān)和續(xù)流電子開關(guān)的控制信號進行非常精確的控制，而且還必須在斬波電子開關(guān)關(guān)斷時刻和續(xù)流電子開關(guān)開通時刻之間設(shè)置一個間隔時間，俗稱“死區(qū)時間”，有了“死區(qū)時間”， 所以會造成在斬波電子開關(guān)在關(guān)斷時的續(xù)流不及時，而且由于需要設(shè)置“死區(qū)時間”，使得交流斬波的頻率進一歩提高受到了限制。在進行三相交流斬波時，還需要對斬波電子開關(guān)和續(xù)流電子開關(guān)的控制信號的相位進行更為精確和復(fù)雜的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)今交流斬波主電路結(jié)構(gòu)的不足，提供了ー種不需要專設(shè)續(xù)流開關(guān)元件，而能實現(xiàn)自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的主電路結(jié)構(gòu)由兩只電感線圈和兩只ニ極管的連接實現(xiàn)自然續(xù)流的環(huán)路，實現(xiàn)了在斬波電子開關(guān)關(guān)斷瞬間就進行的及時續(xù)流，是不需要任何控制的自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，包括與市電電源連接的交流斬波主電路和感性負載，其特征是，所述交流斬波主電路包括斬波開關(guān)元件組件、電感線圈L1、L2、ニ極管D1、D2以及電容C，兩電感線圈L1、L2的各自一端相連構(gòu)成連結(jié)點，該連結(jié)點與電容C 一端相接，電感線圈Ll的另一端與ニ極管Dl的負極串接，電感線圈L2的另一端與ニ極管D2的正極串接，斬波開關(guān)元件組件的輸出端與ニ極管Dl的正極和ニ極管D2的負極連結(jié)點相接，斬波開關(guān)元件組件的輸入端和電容另一端分別與市電電源線相接，負載的兩端與電容C兩端并接；電感線圈Li、L2和兩只ニ極管D1、 D2的連接形成了一順時針方向的環(huán)流回路，這環(huán)流回路實現(xiàn)了在斬波開關(guān)元件關(guān)斷時兩只電感線圈中斬波電流的自然續(xù)流。本發(fā)明還可以采用以下技術(shù)措施解決所述電感線圈L1、L2為空心線圈或磁芯線圈或鐵心線圈。所述斬波開關(guān)元件組件的輸入端和電容另一端分別與單相電路的相線和中性線相接。所述交流斬波主電路包括斬波開關(guān)元件組件、電感線圈Ll-1、Ll-2、L2_l、L2_l、L3、ニ極管Dl、D2以及電容Cl、C2、C3、C4，ニ極管Dl的正極與ニ極管D2的負極相連接，ニ 極管Dl的負極與電感線圈Ll-1、L1-2串聯(lián)連接，ニ極管D2的正極與電感線圈L2_l、L2-2 串聯(lián)連接，兩電感線圈Ll-2、L2-2的一端相連構(gòu)成連結(jié)點與電容C3 —端相接，電感線圈L3 的一端與電容C3另一端相連，另一端與電容C4 一端相連，電感線圈Ll-l、Ll-2之間的連結(jié)點與電容Cl 一端相連，電感線圈Ll-2、L2-2之間的連結(jié)點與電容C2 —端相連，斬波開關(guān)元件組件3的輸出端與ニ極管Dl的正極和ニ極管D2的負極連結(jié)點相接，斬波開關(guān)元件組件的輸入端和電容C1、C2、C3、C4各自的另一端分別與市電電源線相接，負載的兩端與電容C4 兩端并接。所述交流斬波主電路應(yīng)用于三相電路上。斬波開關(guān)元件組件為ー個IGBT晶體管和ー個整流橋構(gòu)成。斬波開關(guān)元件組件為兩個IGBT晶體管構(gòu)成。本發(fā)明的有益效果是(1)、由于實現(xiàn)了自然續(xù)流，從而使斬波開關(guān)關(guān)斷時的續(xù)流得以及時，比采用專設(shè)續(xù)流開關(guān)元件的續(xù)流的效果更好。(2)、斬波主電路的結(jié)構(gòu)更為簡單，對比與此前的技木，本發(fā)明節(jié)省了擔(dān)任續(xù)流作用的電子開關(guān)元件，提高了斬波電路工作的可靠性。(3)、由于負載上不再有電流突變截止的狀況，負載上的交流電壓波形已很接近于正弦波了。因此可以應(yīng)用由于任何性質(zhì)負載的交流斬波調(diào)壓，生產(chǎn)出通用的交流斬波器。(4)、采用本發(fā)明可以生產(chǎn)出輸出電流可大范圍調(diào)整的低壓大電流發(fā)生裝置。(5)、采用本發(fā)明還可以生產(chǎn)出具有自動穩(wěn)壓功能的交、直流電源。


圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的電路圖。圖2是本發(fā)明第一實施方式的電路圖。圖3是本發(fā)明第一實施方式中市電通過交流斬波開關(guān)元件后形成的電流i的波形圖。圖4是本發(fā)明第一實施方式中流過ニ極管D1、電感線圈Ll的斬波電流il的波形圖。圖5是本發(fā)明第一實施方式中流過電感線圈Ll的續(xù)流電流il2的波形圖。圖6是本發(fā)明第一實施方式中流過ニ極管D2、電感線圈L2的斬波電流i2的波形圖。圖7是本發(fā)明第一實施方式中電感線圈L2的續(xù)流電流i21的波形圖。圖8是本發(fā)明第二實施方式的電路圖。圖9是本發(fā)明第三實施方式的電路圖。圖10是本發(fā)明第三實施方式交流電壓波形圖。圖11是本發(fā)明第四實施方式的電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進ー步說明。本發(fā)明第一實施方式如圖2至圖7所示，ー種自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，包括與市電電源連接的交流斬波主電路1和感性負載2，其特征是，所述交流斬波主電路1 包括斬波開關(guān)元件組件3、電感線圈L1、L2、ニ極管D1、D2以及電容C，兩電感線圈L1、L2的各自一端相連構(gòu)成連結(jié)點，該連結(jié)點與電容C 一端相接，電感線圈Ll的另一端與ニ極管Dl 的負極串接，電感線圈L2的另一端與ニ極管D2的正極串接，斬波開關(guān)元件組件的輸出端與 ニ極管Dl的正極和ニ極管D2的負極連結(jié)點相接，斬波開關(guān)元件組件3的輸入端和電容另一端分別與市電電源線相接，負載2的兩端與電容C兩端并接；電感線圈Li、L2和ニ極管 DU D2的連接形成了一順時針方向的環(huán)流回路，這環(huán)流回路實現(xiàn)了在斬波開關(guān)元件關(guān)斷時兩只電感線圈的自然續(xù)流；
由于有ニ極管Dl和D2的作用，電感線圈Ll上只允許對應(yīng)于市電正半周的斬波電流il 通過，在市電正半周期內(nèi)的毎次的斬波開關(guān)元件關(guān)斷吋，電感線圈Ll是通過電感線圈L2、 ニ極管D2和Dl的通路完成續(xù)流；
還是由于ニ極管Dl和D2的作用，電感線圈L2上只允許對應(yīng)于市電負半周的斬波電流 i2通過，在市電負半周期內(nèi)的毎次的斬波開關(guān)元件關(guān)斷時，電感線圈L2是通過ニ極管D2、 Dl和電感線圈Ll的通路完成續(xù)流。所述電感線圈L1、L2為空心線圈或磁芯線圈或鐵心線圈。所述斬波開關(guān)元件組件的輸入端和電容另一端分別與單相電路的相線和中性線相接。本發(fā)明第二實施方式如圖8所示，所述第二實施方式與第一實施方式相似，不同之處在于，本實施方式應(yīng)用于三相斬波調(diào)壓的電路結(jié)構(gòu)，即每一相線的斬波開關(guān)后都連接 ー個自然續(xù)流的交流斬波主電路，具體不詳述。本發(fā)明第三實施方式如圖9至圖10所示，所述交流斬波主電路1包括斬波開關(guān)元件組件 3、電感線圈 L1-1、L1-2、L2-1、L2-1、L3、ニ極管 D1、D2 以及電容 C1、C2、C3、C4，ニ 極管Dl的正極與ニ極管D2的負極相連接，ニ極管Dl的負極與電感線圈Ll-l、Ll-2串聯(lián)連接，ニ極管D2的正極與電感線圈L2-l、L2-2串聯(lián)連接，兩電感線圈L1_2、L2_2的一端相連構(gòu)成連結(jié)點與電容C3 —端相接，電感線圈L3的一端與電容C3另一端相連，另一端與電容 C4 一端相連，電感線圈Ll-1、L1-2之間的連結(jié)點與電容Cl 一端相連，電感線圈Ll_2、L2-2 之間的連結(jié)點與電容C2 —端相連，斬波開關(guān)元件組件3的輸出端與ニ極管Dl的正極和ニ 極管D2的負極連結(jié)點相接，斬波開關(guān)元件組件3的輸入端和電容Cl、C2、C3、C4各自的另一端分別與市電電源線相接，負載2的兩端與電容C4兩端并接。為了使得感性負載2上交流電壓波形的邊沿更加順滑，感性負載上的電壓正弦波更加完美，還可以在自然續(xù)流的交流斬波主電路中，或在自然續(xù)流的交流斬波主電路與負載間增加濾波元件，將每個電感線圈分成了兩段，兩段的中間又增加了濾波電容，且還在自然續(xù)流的交流斬波主電路與負載的線路中串接了 LC電路(C1、C2以及L3組成)，附圖10的 uA、uB分別是對應(yīng)于圖9電路中A點和B點的交流電壓波形，uA波形雖然已接近了正弦波， 但波形的邊沿呈現(xiàn)鋸齒狀，再經(jīng)過LC電路的濾波，uB的波形邊沿變得更為圓滑，已接近干正常的正弦波形。如果要使得負載上的電壓波形再進ー步得到改善，還可以在自然續(xù)流的交流斬波主電路與負載的線路中串接更多級的LC電路進行多級的濾波。本發(fā)明第四實施方式如圖11所示，與第三實施方式相似，不同之處在于，本實施例是在自然續(xù)流的交流斬波主電路與負載的線路中串接了ー級LC電路濾波應(yīng)用于三相交流斬波的主電路結(jié)構(gòu)，在此不在詳述。上述的四個實施方式，作為斬波開關(guān)元件組件(3)的具體實施方式
，斬波開關(guān)元件組件3為ー個IGBT晶體管和ー個整流橋構(gòu)成；或者斬波開關(guān)元件組件3為兩個IGBT晶體管構(gòu)成。以上所述的具體實施方式
例，僅為本發(fā)明較佳的實施例而已，舉凡依本發(fā)明專利范圍所做的等同設(shè)計，均應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)所涵蓋。
權(quán)利要求
1.ー種自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，包括與市電電源連接的交流斬波主電路(1) 和感性負載(2)，其特征是，所述交流斬波主電路(1)包括斬波開關(guān)元件組件(3)、電感線圈 L1、L2、ニ極管D1、D2以及電容C，兩電感線圈L1、L2的各自一端相連構(gòu)成連結(jié)點，該連結(jié)點與電容C 一端相接，電感線圈Ll的另一端與ニ極管Dl的負極串接，電感線圈L2的另一端與ニ極管D2的正極串接，斬波開關(guān)元件組件的輸出端與ニ極管Dl的正極和ニ極管D2的負極連結(jié)點相接，斬波開關(guān)元件組件(3)的輸入端和電容另一端分別與市電電源線相接，負載 (2)的兩端與電容C兩端并接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，其特征是，所述電感線圈Li、 L2為空心線圈或磁芯線圈或鐵心線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，其特征是，所述斬波開關(guān)元件組件的輸入端和電容另一端分別與單相電路的相線和中性線相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，其特征是，所述交流斬波主電路(1)包括斬波開關(guān)元件組件(3)、電感線圈L1-1、L1-2、L2-1、L2-1、L3、ニ極管D1、D2以及電容C1、C2、C3、C4，ニ極管Dl的正極與ニ極管D2的負極相連接，ニ極管Dl的負極與電感線圈Ll-l、Ll-2串聯(lián)連接，ニ極管D2的正極與電感線圈L2-l、L2-2串聯(lián)連接，兩電感線圈Ll-2、L2-2的一端相連構(gòu)成連結(jié)點與電容C3 —端相接，電感線圈L3的一端與電容C3另一端相連，另一端與電容C4 一端相連，電感線圈Ll-l、Ll-2之間的連結(jié)點與電容Cl 一端相連，電感線圈Ll-2、L2-2之間的連結(jié)點與電容C2 —端相連，斬波開關(guān)元件組件(3)的輸出端與ニ極管Dl的正極和ニ極管D2的負極連結(jié)點相接，斬波開關(guān)元件組件(3)的輸入端和電容C1、C2、C3、C4各自的另一端分別與市電電源線相接，負載(2)的兩端與電容C4兩端并接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，其特征是，所述交流斬波主電路(1)應(yīng)用于三相電路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，其特征是，斬波開關(guān)元件組件(3)為ー個IGBT晶體管和ー個整流橋構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，其特征是，斬波開關(guān)元件組件(3)為兩個IGBT晶體管構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自然續(xù)流的交流斬波主電路結(jié)構(gòu)，其特征是，包括與單相電路或三相電路連接的交流斬波主電路和感性負載，交流斬波主電路包括斬波開關(guān)元件組件、電感線圈L1、L2、二極管D1、D2以及電容C，電感線圈L1、L2和二極管D1、D2的連接形成了一順時針方向的環(huán)流回路，這環(huán)流回路實現(xiàn)了在斬波開關(guān)元件關(guān)斷時兩電感線圈中斬波電流的自然續(xù)流。
文檔編號H02M5/275GK102545643SQ20121006280
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者韓亞蘭 申請人:韓亞蘭