专利名称：电力电子交流调压控制器的制作方法
技术领域：
电力电子交流调压控制器是一种可以通过手动或弱电控制带负载无级平滑调节交流电压的功率电子设备。
现有的交流调压装置主要是接触式调压器。它是一种可调的自耦变压器，导线均匀地绕在环形卷铁芯的四周，凭借转轴及刷架的作用使电刷沿绕组径向裸露的表面滑动，以此来改变电刷接触位置，改变二次側绕组的匝数从而调节输出电压的。在一些自动控制系统中通常由弱电讯号经电子线路放大处理后，控制伺服电机，通过齿轮机构传动，转动轴架达到控制输出电压的目的。由于存在着齿轮机构的机械，特别是接触碳刷的机械磨损，因此需经常人工维护，可靠性不高。另外响应速度很慢。其它类型的电力交流调压装置还有感应调压器和磁控变压器。其结构复杂、效率较低、造价昂贵，而应用晶闸管相控的交流调压装置其输出为切割波含有大量的谐波成份应用面很窄。
本实用新型的目的是设计一种输出波形畸变很小，可以方便的用手动或外接弱电讯号控制的，带负载无级平滑调节的，无需维护，工作十分可靠的交流调压装置。
本实用新型是这样实现的在一个由可控电感式调压主回路1，脉宽调制控制及驱动电路2，控制电压源3组成的电力电子交流调压控制器中，可调电感式调压主回路1由自耦变压器B1、电抗器L、双向可控硅SCR及电容器C1、C2、C3组成，自耦变压器B1的抽头接电网输入端，自耦变压器绕组N1端接交流输出，绕组N2端与电抗器L连接，L另一端与双向可控硅SCR阳极连接，SCR阴极接电源零线，电容C1并联在L和SCR串联支路两端，电容C2并联在B1两端，电容C3接在交流输出相线和零线之间，装置中脉宽调制控制及驱动电路2，由与电源同步的锯齿波发生器22、输出电压反馈取样回路23、电压差动放大器24、比较器及触发驱动电路25组成控制电压源3与输出电压反馈取样回路23分别接电压差动放大器24的两个输入端，比较器及触发驱动电路25的输出接双向可控硅SCR的触发极。
下面参照附图详细说明。
图1是本实用新型的系统方框图。
图2是本实用新型的电路图。
当控制电压源给定一直流控制电位时，电压差动放大器24的输出端会有一相应的直流输出，它和与电源同步的锯齿波发生器22输出共同作用于比较器及触发驱动电路25，其输出控制主回路中SCR的导通角度的大小，从而改变电抗器L的等效电感量。当控制电压上升时，SCR的导通角增大，L、C1并联支路呈感性，支路电流在变压器B1的N2绕组上的压降与输入同相，耦合到N1上与输入电压串联，使输出电压升高。当控制电压下降时，SCR的导通角减小，L、C1并联支路呈容性，支路电流在变压器B1的N2上的压降与输入反相。藕合到N1绕组上的电压与电网电压相减，使输出电压下降。这样系统能随控制电压改变变压器B1上的电压的大小和相位，从而实现调节输出电压的目的。输出电压反馈取样接入电压差动放大器使系统稳定在控制电压所给定的输出电压上，并对输入电压的波动具备稳压作用。电路中的C1和L1、SCR支路的并联谐振回路、C2和B1并联谐振回路构成二级滤波器，使谐波成分大为减少。电容C3并接在输出端，进一步减小波形失真。
在实例中输出电压反馈取样回路23由接在交流稳压输出端变压器B3的二次绕组经BL2整流，其输出负端接公共端，其输出正端经电阻R8与R12连接，R12另一端接公共端，电容C33并联于R12两端，R8与R12的连接端接电压差动放大器24中运放34的同相输入端。理论和实践证明当B2二次侧设计电压足够高R8取值足够大时，R12两端电压与调压主回路的输出电压有效值大致成正比，而与输出交流电压波形是否其畸变基本无关。这保证了输出波形存在畸变情况下的控制精度。
实施例中控制电压源由R9和D2组成的基准电压回路和电位器W组成。R9一端接内部电源正端，另一端接稳压二极管。电位器W接基准电压回路，滑动端经电阻R10接电压差动放大器反向输入端。手动调节电位器即可控制主回路输出交流电压。控制电压源也可以是外接直流控制电压，当该电压反映某一物理量变化规律时，可方便的组成交流调压自动控制系统。
本实用新型是一种应用正弦能量分配技术的交流调压控制装置。它可以改变直流控制电压的大小来均匀调节输出电压，输出波形好，响应速度快，无须日常维护。具有很高的可靠性，这在自动控制系统中取代伺服电机—接触式调压器系统具有十分重要的意义。它兼有良好稳压功能和负载调整能力，这是其他交流调压装置无可比拟的，十分适合实验室测试需要。实施例中，样机额定输出功率3KW，输出电压的调节深度达到1.6，波形失真小于5％，适应负载阻性、感性、容性，能承受冲击电流，替代常用接触式调压器，可满足大部分工矿企业的需要。
权利要求1.一种电力电子交流调压控制器，其特征是它由可调电感式调压主回路1、脉宽调制控制及驱动电路2、控制电压源3组成，所述可调电感式调压主回路1由自耦变压器B1、电抗器L、双向可控硅SCR及电容器C1、C2、C3组成，自耦变压器B1的抽头接电网输入端、自耦变压器绕组N1端接交流输出、绕组N2端与电抗器L连接，L另一端与双向可控硅SCR阳极连接，SCR阴极接电源零线，电容C1并联在L和SCR串联支路两端，电容C2并联在B1两端，电容C3接在交流输出相线和零线之间，装置中脉宽调制控制及驱动电路2由与电源同步的锯齿波发生器22、输出电压反馈取样回路23、电压差动放大器24、比较器及触发驱动电路25组成，控制电压源3与输出电压反馈取样回路23分别接电压差动放大器24的两个输入端，比较器及触发驱动电路25的输出接双向可控硅SCR的触发极。
2.根据权利要求1所述的电力电子交流调压控制器，其特征是上述输出电压反馈取样回路23由接在交流输出端变压器B3的二次绕组经BL2整流，其输出负端接公共端，其输出正端经电阻R8与R12连接，R12另一端接公共端，电容C33并联于R12两端，R8与R12的连接端接电压差动放大器24中运放34的同相输入端。
3.根据权利要求1所述的电力电子交流调压控制器，其特征是上述控制电压源由R9和D2组成的基准电压回路和电位器W组成，R9一端接内部电源正端，另一端接稳压二极管，电位器W接入基准电压回路，滑动端经电阻R10接电压差动放大器反向输入端，控制电压源也可以是外接直流控制电压。
专利摘要一种电力电子交流调压控制器,是采用正弦能量分配技术的新型交流调压控制装置。可以改变直流控制电压,方便地带负载平滑调节输出交流电压、响应速度快、波形失真小、兼有良好的电源稳压功能和负载调整能力。高可靠、免维护、应用在自动控制系统中取代伺服电机－接触式调压器系统具有十分重要的意义。替代常用接触式调压器,可满足大部分工矿企业及实验室交流调压需要。
文档编号G05F1/10GK2405254SQ99225858
公开日2000年11月8日 申请日期1999年3月5日 优先权日1999年3月5日
发明者单觉初 申请人:单觉初