本發明專利技術公開了一種無電源變壓器交流穩壓電路，該電路主要包括開關電路、電壓檢測電路、整流電路、隔離驅動電路、同步控制電路、脈寬調制電路和驅動電路。該電路采用電容器儲存能量，通過電壓同步檢測電路控制脈寬調制電路分別在交流電正負半周期內驅動兩只自關斷器件通和斷，電壓檢測電路將檢測到的輸出電壓值經光偶傳給脈寬調制電路，控制輸出的脈沖寬度，由驅動電路驅動自關斷器件實現與交流電壓波形同步的脈寬調制變換，同時將存儲在電容器內的電能以電壓形式與電網電壓疊加，以實現輸出交流電壓的穩定。用該電路制成的交流穩壓器可降低金屬銅和硅鋼片資源的消耗，減少生產產品的對環境的污染，在一定范圍內可以替代現有的交流穩壓電路。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力電子技術和設備領域，尤其是利用電力電子自關斷器件對交流電進行同步變換的無電源變壓器交流穩壓電路。
技術介紹
市電交流供電電壓在供電過程中的不穩定，會對用電設備產生不良影響。特別當電壓波動幅度很大時，不但會令用電設備無法正常工作，還可能造成用電設備的損壞。交流穩壓器是一種能夠為用電設備提供相對穩定工作電壓的穩壓設備，廣泛地應用于工業交通、國防、鐵路及科研等領域的設備中。現有的交流穩壓器都是采用電源變壓器經控制電路調整電壓來達到穩壓的目的。作為交流穩壓器首要的部件的電源變壓器，由于制造時需要大量銅導線和硅鋼片，且在冶煉銅導線和硅鋼片時要消耗大量的熱能，因此必將極大地消 耗有限資源和能源；另一方面，在一定容量范圍內，變壓器的容量和重量成正比(伏安/公斤)，因此交流穩壓器普遍存在體積大、重量大、損耗高等缺點。這些不足在目前倡導的低碳經濟中顯得尤為突出，所以采用技術手段在一定范圍和條件下找到變壓器的替代物，是當前電力電子
亟待解決的課題。
技術實現思路
針對現有交流穩壓器的不足，本專利技術要解決的技術問題是，提供一種無電源變壓器交流穩壓電路。該電路采用電容器儲存能量，利用電力電子中的功率自關斷器件(晶體三極管、GT0、IGBT和VM0SFET)的可關斷特性，組成開關電路。通過電壓同步檢測電路控制脈寬調制電路分別在交流電正負半周期內驅動兩只自關斷器件通和斷，電壓檢測電路將檢測到的輸出電壓值經光偶傳給脈寬調制電路，控制輸出的脈沖寬度，由驅動電路驅動開關電路內的自關斷器件實現與交流電壓波形同步的脈寬調制變換，同時將存儲在電容器內的電能以電壓形式與電網電壓疊加，以實現輸出交流電壓的穩定。本專利技術解決所述技術問題的技術方案是，設計一種無電源變壓器交流穩壓電路，該電路主要包括開關電路、電壓檢測電路、整流電路、隔離驅動電路、同步控制電路、脈寬調制電路和驅動電路。所述的開關電路由自關斷器件Tl和T2、二極管D1、D2、D3和D4、儲能電容器C2和C3、輸出濾波電容器C4及輸出濾波電感L2構成；所述的電壓檢測電路由電阻R和發光管Gl構成；所述的整流電路由控制變壓器B及整流穩壓電路El和E2構成；所述的隔離驅動電路由接收管G2'構成；所述的脈寬調制電路由接收管Gl'、控制器PWM構成。所述的開關電路內的自關斷器件Tl的控制極bl與所述的驅動電路的輸出端r相連，自關斷器件Tl的陰極與所述的整流電路內的整流穩壓電路E2的負極相連，所述的開關電路內的自關斷器件T2的控制極b2與所述的隔離驅動電路的輸出端q相連，自關斷器件T2的陰極與所述的整流電路內的整流穩壓電路El的負極相連；所述的開關電路內的輸出濾波電感L2與所述的電壓檢測電路內的電阻R的一端相連；所述的整流電路內的控制變壓器B的初級線圈的兩根引線，一根引線接公共端N，另一根引線經濾波電感LI和電源端子相連，濾波電感LI的另一端與濾波電容器Cl相連；控制變壓器B的次級線圈的兩個繞組分別連接到整流穩壓電路El和E2，整流穩壓電路El的正負極分別連接到所述的隔離驅動電路，整流穩壓電路E2的正負極分別連接到所述的同步控制電路、所述的脈寬調制電路和所述的驅動電路；所述的同步控制電路的c端與所述的整流電路內的控制變壓器B的a端相連，控制變壓器B的b端與所述的同步控制電路的d端相連；同步控制電路的e端與脈寬調制電路的所述的脈寬調制電路的g端相連，所述的同步控制電路的f端與所述的脈寬調制電路的h端相連，所述的脈寬調制電路的i端連 接到所述的驅動電路的j端；所述的電壓檢測電路內的發光管Gl與所述的脈寬調制電路內的接收管Gl'相耦合，所述的脈寬調制電路經發光管G2與所述的隔離驅動電路內的接收管G2'相耦合。在上述方案中，所述的開關電路由正負半周期兩個支路組成，在正半周期支路中，二極管Dl的負極與儲能電容器C2的一端連接后，再與自關斷器件Tl的陽極相連接，電容器C2的另一端與公共端N相連接，自關斷器件Tl的陰極和陽極反向并聯有二極管D2，自關斷器件Tl的陰極連接至輸出濾波電感L2的一端，輸出濾波電感L2的另一端與輸出濾波電容器C4的一端相連接，C4的另一端與公共端N相連接；在負半周期支路中，二極管D3的正極與儲能電容器C3的一端連接后，再與自關斷器件T2的陰極相連接，儲能電容器C3的另一端與公共端相連接，自關斷器件T2的陰極和陽極反向并聯有二極管D4，自關斷器件T2的陽極連接至輸出濾波電感L2的一端,輸出濾波電感L2的另一端與輸出濾波電容器C4的一端相連接，輸出濾波電容器C4的另一端與公共端N相連接。在上述方案中，所述的開關電路內的正負半周期兩個支路中的自關斷器件Tl和T2，是按如下方式與交流電壓同步工作的。在交流電壓波形的(0-π)區間內，由所述的脈寬調制電路發出以O點為起點、脈沖寬度為β的驅動電位，經所述的驅動電路驅動自關斷器件Tl導通；在交流電壓的U-2JI)區間內，由所述的脈寬調制電路發出以點為起點、脈沖寬度為β的驅動電位，經所述的隔離驅動電路驅動自關斷器件Τ2導通。在上述方案中，所述的電壓檢測電路由電阻R與發光管Gl串聯，電阻R的一端連接至輸出端LM，電阻R的另一端與發光管Gl的陽極相連，發光管Gl的陰極與輸出端的公共端N相連接。在上述方案中，所述的同步控制電路從所述的整流電路內的控制變壓器B的次級線圈的a端和b端采取交流電壓的同步電位后，在交流電正負半周期內分別傳給所述的脈寬調制電路，作為兩只自關斷器件導通控制的同步控制電壓。在上述方案中，所述的電壓檢測電路將檢測到負載FZ的電壓值，經發光管Gl和接收管Gl'組成的光電耦合器耦合后，將電壓信號傳給所述的脈寬調制電路內的控制器PWM，由控制器PWM控制電壓信號的脈沖寬度，電壓信號分兩路輸出，一路輸出給所述的驅動電路驅動所述的開關電路內的自關斷器件Tl開關工作；另一路輸出的電壓信號經發光管G2和接受管G2'組成的光電耦合器耦合后，傳給所述的隔離驅動電路進行放大，驅動所述的開關電路內的自關斷器件T2開關工作。該電路的工作原理電路工作時，交流電由輸入端L和公共端N接入，經輸入濾波電感LI和輸入濾波電容器Cl組成的輸入濾波電路濾波后，為開關電路正負半周期支路供電。開關電路的正半周期電能經二極管Dl存儲在儲能電容器C2中，電壓檢測電路檢測到的負載FZ的端電壓值，經發光管Gl與接收管Gl'組成的光電耦合器耦合后，傳給脈寬調制電路中的控制器PWM，脈寬調制電路輸出以交流電壓波形的O點為起點、脈沖寬度為β的電壓信號，經驅動電路在交流電(0-π)區間內驅動開關電路內的自關斷器件Tl開關工作，Tl關斷瞬間，儲存在電感L2內的電能經二極管D2釋放到儲能電容器C2 ;開關電路的負半周期電能經二極管D2存儲在儲能電容器C3中，電壓檢測電路檢測到的負載FZ的端電壓值，經發光管G2與接收管G2'組成的光電耦合器耦合后，傳給脈寬調制電路中的控制器PWM，脈寬調制電路輸出以交流電壓波形的η點為起點、脈沖寬度為β的電壓信號，經隔離驅動電路在交流電(π_2π)區間內驅動開關電路內的自關斷器件Τ2開關工作，Τ2關斷瞬間，儲存在電感L2內的電能經二極管D4釋放到儲能電容器C3。當電網電壓低于穩定電壓值時，儲能電容器C2和C3內存儲的電能以電壓形式與電網的電壓相本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種無電源變壓器交流穩壓電路，其特征是：該電路主要包括開關電路(1)、電壓檢測電路(2)、整流電路(3)、隔離驅動電路(4)、同步控制電路(5)、脈寬調制電路(6)和驅動電路(7)。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫亞娟，李庚雷，李香龍，張煒，戴學成，
申請(專利權)人：天津工業大學，
類型：發明
國別省市：
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