专利名称：大功率交流补偿式净化稳压电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种稳压器制造领域，尤其涉及一种大功率交流补偿式净化稳压电源。
随着工业的不断发展，对电网的要求也越来越高，但是，由于电网的质量难以适应用电设备的不断发展，为得到高质量的交流电源，市场上出现了不少稳压电源，但是在实际使用中仍然存在不同的缺陷。如早期的“614系列磁饱和式稳压电源”由于其损耗大、有噪声、笨重，因此难以被用户接受而被淘汰；又如，现在盛行的“有刷补偿式稳压电源”，以其价格低廉深得广大用户的喜爱，但其响应速度慢、碳刷易磨损、稳压精度低、机械传动有噪声、寿命短，因此还不尽人意；再如，目前通常使用的“交流净化稳压电源”，虽说比其他稳压电源优，如响应速度快、精度高、寿命长，但是由于其仍然存在波形失真大，负载能力小、效率低、用感性、容性、及非线性负载容易发生谐振，自身对电网有污染，容量做不大的缺陷；又如，“无触点补偿稳压电源”，它采用变压器组合补偿式、用固态继电器的切换，使输出电压稳定。但是其输出电压精度还是较低，输出电压属跃变式(有级)，并且控制技术较为复杂。
请参见
图1所示，这是现有技术无触点稳压电源的电原理图。无触点稳压电源是由补偿变压器T1、T2、T3(变压器数量由稳压范围和稳压精度决定)及双向可控硅(固态继电器)G1-G8组成。当输出电压升高或降低，由输出取样及比较电路决定G1-G8中谁导通，使变压器T1、T2、T3轮流投入补偿，达到稳压的目的。在此线路中，其优点是波形无失真；但是，由于变压器的投入与撤除，使输出电压有级变化，并且稳压精度不高，对负载冲击较大。
请参见图2所示，这是现有技术净化稳压电源的电原理图。净化稳压电源是由取样电路取得模拟电压以及锯齿波发生器产生的锯齿波同时送给比较器进行比较，比较器输出方波驱动触发器改变可控硅的导通角，调节L1的电感量，使输出电压稳定(模拟比较的方式)。其优点是，电压输出较为稳定；但是，它存在的问题是，电路容易谐振，并且容量做不大，响应时间及稳压精度还不够高。
本实用新型的目的在于提供一种改进的大功率交流补偿式净化稳压电源，它能克服现有技术存在的缺陷，从而使输出电压波形失真减小，稳压精度高，响应速度快，并且容量能做大。
本实用新型的目的是这样实现的一种大功率交流补偿式净化稳压电源，其特点是它由一级稳压部分、二级稳压部分组成所述的一级稳压部分包括至少一变压器T；多个与变压器T连接的功率开关元器件G；跨接在电源输入端的输入采样电路与输入采样电路连接的比较电路1；与多个功率开关元器件G和比较电路1连接的单片机1和单片机2；所述的二级稳压部分包括跨接在一级稳压部分输出端的中间采样电路；输入端与中间采样电路连接且输出端与一级稳压部分中的单片机1和单片机2连接的比较电路2；由自耦升压器T3、线圈L1、L2、L3、双向可控硅G7、电容C1和C2组成的主回路；跨接在输出端的输出采样电路；与输出采样电路连接的比较电路3；其输入端与自耦升压器T3和电感L1连接处A点连接的过零采集电路；以及，一单片机3，它接收过零采集和比较电路的输出信号并与单片机1和单片机2互换信息，处理后输出给定的信号(PWM)控制双向可控硅G7。
在上述的大功率交流补偿式净化稳压电源中，其中，所述的变压器T设置有两个变压器，即变压器T1和变压器T2；所述的功率开关元器件G设置有六个，即G1至G6，其中，G1、G3、G4与单片机1连接，G2、G5、G6与单片机2连接。
在上述的大功率交流补偿式净化稳压电源中，其中，所述的输入采样电路、中间采样电路和输出采样电路由三采样电阻、与三采样电阻连接的桥式整流电路、与桥式整流电路输出端连接的两滤波电容组成。
在上述的大功率交流补偿式净化稳压电源中，其中，所述的比较电路1、比较电路2和比较电路3由集成运算放大器电路、连接在集成运算放大器电路输入端的电阻、连接在集成运算放大器电路输出端的二极管D以及和二极管D连接的输出电阻组成。
在上述的大功率交流补偿式净化稳压电源中，其中，所述的单片机1、单片机2和单片机3由单片机集成电路、连接在单片机集成电路输入端的晶体管和可改写存储器集成电路组成。
在上述的大功率交流补偿式净化稳压电源中，其中，所述的过零采集电路由四二极管D7、D8、D9、D10组成的整流电路，与整流电路连接的光电耦合器集成电路，与该光电耦合器集成电路连接的时基集成电路，以及在时基集成电路输出端设置的两二极管和一晶体管G3组成。
本实用新型大功率交流补偿式净化稳压电源，由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有明显的优点和积极效果。本实用新型由于利用一级稳压部分无触点补偿原理，实现波形失真小(相同容量净化稳压电源的1/4)、容量可以做得大(净化稳压电源的4倍)的目的；同时，由于利用二级稳压部分，通过PwM脉宽调制技术控制双向可控硅的导通角，从而实现输出电压无级调节、稳压精度高且响应时间快的目的。
通过以下对本实用新型大功率交流补偿式净化稳压电源的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本实用新型的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为图1是现有技术无触点稳压电源的电原理图；图2是现有技术净化稳压电源的电原理图；图3是依据本实用新型提出的大功率补偿式净化稳压电源的原理图；图4是图3中输入采样电路的电原理图；图5是图3中比较电路(1)的电原理图；图6是图3中单片机(1)电路的电原理图；图7是图3中单片机(2)电路的电原理图；图8是图3中中间采样电路的电原理图；图9是图3中比较电路(2)的电原理图；图10是图3中输出采样电路的电原理图；图11是图3中过零采集电路的电原理图；图12是图3中比较电路(3)的电原理图；图13是图3中单片机(3)电路的电原理图。
如图3所示，这是本实用新型大功率补偿式净化稳压电源的原理图。本实用新型由一级稳压部分10、二级稳压部分20组成。
在一级稳压部分10中包括至少一变压器T，变压器数量和规格由稳压范围和稳压精度决定，在本实用新型中设置了两个变压器，即变压器T1和变压器T2；多个与变压器T1和变压器T2连接的功率开关元器件G，在本实用新型中设置有G1至G6六个功率开关元器件；跨接在电源输入端的输入采样电路11；与输入采样电路11连接的比较电路1；与多个功率开关元器件G和比较电路1连接的单片机1和单片机2，在六个功率开关元器件中，功率开关元G1、G3、G4与单片机1连接，G2、G5、G6与单片机2连接。
在二级稳压部分20中包括跨接在一级稳压部分10输出端的中间采样电路21；与中间采样电路21连接比较电路2，该比较电路2其输入端与中间采样电路21连接，其输出端与一级稳压部分10中的单片机1和单片机2连接；由自耦升压器T3、线圈L1、L2、L3、双向可控硅G7、电容C1和C2组成的主回路23；跨接在输出端的输出采样电路24；与输出采样电路24连接的比较电路3；其输入端与自耦升压器T3和电感L1连接处A点连接的过零采集电路26；以及，一单片机3，它接收过零采集26和比较电路25的输出信号并与单片机1和单片机2互换信息，处理后输出给定的信号(PWM)控制双向可控硅G7 。
从图3中可知，本实用新型的稳压功能由两部分实现，在稳压范围为20％的情况下，一级稳压部分稳压范围为15％，二级稳压部分稳压范围为5％，两者相加为20％。这样一来，利用第一级在波形无失真的情况下，使其输出电压稳定在5％以内。一级稳压的输出端接二级稳压的输入端，通过二级稳压，使输出电压稳定在0.5％以内，同时对第一级电压的有级变化可以起到缓冲效果，达到无级变化的目的。利用一级稳压部分的大功率补偿原理，二级稳压部分稳压范围只有5％，其波形失真大大减小(相同容量净化稳压电源的1/4)，可以克服净化稳压电源容量做不大的缺点(净化稳压电源的4倍)。
请结合图3参见图4所示，图4是本实用新型中的输入采样电路的电原理图。该输入采样电路11由三采样电阻R12、R13、R14、连接在电阻R13和R14之间的由四二极管组成的桥式整流电路、以及与该桥式整流电路输出端连接的两滤波电容C7和C8组成。该输入采样电路11跨接在输入电压的两端，采集不稳定的电压输入U1，并送至送给比较电路12。
请结合图3参见图5所示，图5是本实用新型中的比较电路1的电原理图。比较电路1由型号为LM324集成运算放大器集成电路、连接在LM324集成运算放大器集成电路输入端的电阻R1至R6、连接在LM324集成运算放大器集成电路输出端的二极管D1至D5以及分别与二极管D1至D5连接的输出电阻R7至R11组成。比较电路1接受输入采样电路11的信息并作比较，然后将比较结果送给单片机1和2。
请结合图3参见图6、7所示，图6、7是本实用新型中的单片机1和单片机2电路的电原理图。单片机1由PIC58BS单片机集成电路、连接在PIC58BS单片机集成电路输入端的晶体管G2和可改写存储器集成电路组成。
请结合图3参见图8所示，图8是本实用新型中的中间采样电路的电原理图。该中间采样电路21由三个采样电阻R22、R23、R24、连接在电阻R24两端的由四个二极管组成的桥式整流电路、以及与该桥式整流电路输出端连接的两滤波电容C13和C14组成。该中间采样电路21跨接在一级稳压部分10的输出端，它采集U2与N端间的电压稳定情况的数据，并送至比较电路2；该比较电路2接受中间采样电路21的信息并作比较，然后将比较结果送给单片机1和2。
请结合图3参见图9所示，图9是本实用新型中比较电路2的电原理图。该比较电路2由LM324集成运算放大器电路、连接在LM324集成运算放大器电路输入端电阻25、连接在LM324集成运算放大器电路输出端的二极管D6和与二极管D6连接的输出电阻26组成；该比较电路1接受中间采样电路21的信息并作比较，然后将比较结果送给单片机1和2。
请结合图3参见图10所示，图10是本实用新型中输出采样电路的电原理图。该输出采样电路24由三个采样电阻R27、R28、R29、连接在电阻R29两端的由四个二极管组成的桥式整流电路、以及与该桥式整流电路输出端连接的两滤波电容C13和C14组成。该输入采样电路11跨接在输出电压的两端，采集U3与N端间的输出电压稳定情况的数据，将输出取样电路取得模拟电压经送至比较电路3。
请结合图3参见图11所示，图11是本实用新型中过零采集电路的电原理图。该过零采集电路26由四二极管D7、D8、D9、D10组成的整流电路，与整流电路连接的是型号为4N光电耦合器集成电路，与该4N光电耦合器集成电路连接的NE555时基集成电路，以及在NE555时基集成电路输出端7脚设置的两个二极管和一晶体管G3所组成。该过零采集电路26将采集的过零信号也送给单片机。
请结合图3参见图12所示，图12是本实用新型中比较电路3的电原理图。该所述的比较电路3由LM324集成运算放大器电路、连接在LM324集成运算放大器电路输入端的电阻R34至R38、连接在LM324集成运算放大器电路输出端的二极管D13至D16以及分别与二极管D13至D16连接的输出电阻R39至R42组成。该比较电路3比较将结果送给单片机3。
请结合图3参见图13所示，图13是本实用新型中单片机3电路的电原理图。该单片机3由型号为PIC58BS单片机集成电路、连接在PIC58BS单片机集成电路输入端的晶体管G4和型号为93LC66可改写存储器集成电路组成；该该单片机3接收过零采集26和比较电路25的输出信号并将处理后的信号送至双向可控硅管S处和单片机1和单片机2处。
本实用新型大功率交流补偿式净化稳压电源工作流程是不稳定的电压输入U1与N端→输入采样采集到数据送给比较电路→比较电路将比较结果送给单片机(1)和(2)→单片机(1)和(2)处理比较结果并输出信号控制G1-G6的关断与导通(利用单片机精密的时钟缓冲电路，且所采用的固态继电器为过零触发，保证G1与G2，G3与G4，G5与G6不会同时导通)→变压器T1、T2由G5与G6确定是正补偿或负补偿(即增加电压或减少电压)，由G1与G2，G3与G4确定正补偿或负补偿多少(即增加或减少多少)，使U2与N端间的电压稳定在±5％以内→中间采样采集到数据送给比较电路(2)→比较电路(2)将比较结果送给单片机(1)和(2)(检验所发出的指令控制是否正确)→单片机(1)和(2)在每次发出指令，控制G1-G6时，同时将信号送给单片机(3)(保证在第一时间调整可控硅G7的导通角，缓解变压器T1、T2投入与撤出时对输出电压的冲击)→输出取样电路取得模拟电压经比较电路比较后送给单片机(3)→过零采集电路采集的过零信号也送给单片机(3)(保证可控硅G7在过零时触发)→单片机(3)输出给定宽度的脉冲信号(PWM)控制双向可控硅G7的导通角，调节L1的电感量，使输出电压稳定。
稳压过程举例(参照图3)(设T1为220V/22V，T2为220V/11V)如输入电压低(U1-N端为190V)→输入采样经比较电路比较将结果送给单片机(1)和(2)→单片机(1)和(2)处理后发出控制指令→G5、G2、G4导通进行正补偿→在输入电压的基础上正向叠加33V电压→中间级(U2-N端)电压为190V＋33V＝223V→输出端(U3-N端)电压高于设定值220V→输出采样电路采集到的模拟电压通过比较电路(3)比较将结果送给单片机(3)→单片机(3)处理后调整脉冲宽度减小→G7导通角减小→ΔU(B-A端)电压降低→输出端(U3-N端)电压降低。如输入电压高时与以上控制方式相反。
综上所述，本实用新型完美利用了“无触点补偿稳压电源”及“净化稳压电源”的优点，解决了目前稳压器的波形失真大，稳压精度低，响应速度慢，容量做不大等难题。是一种较为理想的稳压电源。
权利要求1.一种大功率交流补偿式净化稳压电源，其特征在于它由一级稳压部分(10)、二级稳压部分(20)组成；所述的一级稳压部分(10)包括至少一变压器T；多个与变压器T连接的功率开关元器件G；跨接在电源输入端的输入采样电路(11)；与输入采样电路(11)连接的比较电路1(12)；与多个功率开关元器件G和比较电路1(12)连接的单片机1(13)和单片机2(14)；所述的二级稳压部分(20)包括跨接在一级稳压部分(10)输出端的中间采样电路(21)；输入端与中间采样电路(21)连接且输出端与一级稳压部分(10)中的单片机1(13)和单片机2(14)连接的比较电路2(22)；由自耦升压器T3、线圈L1、L2、L3、双向可控硅G7、电容C1和C2组成的主回路(23)；跨接在输出端的输出采样电路(24)；与输出采样电路(24)连接的比较电路3(25)；其输入端与自耦升压器T3和电感L1连接处A点连接的过零采集电路(26)；以及，一单片机3(27)，它接收过零采集(26)和比较电路(25)的输出信号并与单片机1(13)和单片机2(14)互换信息，处理后输出给定的信号控制双向可控硅G7。
2.如权利要求1所述的大功率交流补偿式净化稳压电源，其特征在于所述的变压器T设置有两个变压器，即变压器T1和变压器T2；所述的功率开关元器件G设置有六个，即G1至G6，其中，G1、G3、G4与单片机1(13)连接，G2、G5、G6与单片机2(14)连接。
3.如权利要求1所述的大功率交流补偿式净化稳压电源，其特征在于所述的输入采样电路(11)、中间采样电路(21)和输出采样电路(24)由三采样电阻、与三采样电阻连接的桥式整流电路、与桥式整流电路输出端连接的两滤波电容组成。
4.如权利要求1所述的大功率交流补偿式净化稳压电源，其特征在于所述的比较电路1(12)、比较电路2(22)和比较电路3(25)由集成运算放大器电路、连接在集成运算放大器电路输入端的电阻、连接在集成运算放大器电路输出端的二极管D以及和二极管D连接的输出电阻组成。
5.如权利要求1所述的大功率交流补偿式净化稳压电源，其特征在于所述的单片机1(13)、单片机2(14)和单片机3(27)由单片机集成电路、连接在单片机集成电路输入端的晶体管和可改写存储器集成电路组成。
6.如权利要求1所述的大功率交流补偿式净化稳压电源，其特征在于所述的过零采集电路(26)由四二极管D7、D8、D9、D10组成的整流电路，与整流电路连接的光电耦合器集成电路，与该光电耦合器集成电路连接的时基集成电路，以及在时基集成电路输出端设置的两二极管和一晶体管G3组成。
专利摘要本实用新型涉及一种大功率交流补偿式净化稳压电源,其特点是:一级稳压部分包括:至少一变压器;多个功率开关;输入采样电路;比较电路1;与功率开关和比较电路1连接的单片机1和2;二级稳压部分包括:中间采样电路;与中间采样电路、单片机1和2连接的比较电路2;主回路;输出采样电路;比较电路3;与主回路连接的过零采集电路;单片机3,它接收过零采集和比较电路的信号并与单片机1和2互换信息,处理后输出给定信号控制双向可控硅。
文档编号G05F1/10GK2466696SQ0121034
公开日2001年12月19日 申请日期2001年1月22日 优先权日2001年1月22日
发明者孙龙宝 申请人:孙龙宝