[发明专利]交流无刷调压稳压数字电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力电子技术领域的装置，具体是一种交流无刷调压稳压数字电源装置。

背景技术

交流调压稳压装置广泛应用于工业生产的多个领域，目前交流调压稳压装置可以划分为两大类。第一类是有刷接触式调压装置，但是该装置在大电流时，电刷压降大，发热量高，在高速运转时，电刷产生电火花和电磁干扰；另外因电刷结构的原因，有刷调压器不适合在灰尘，泥泞，潮湿的恶劣环境下运行；由于长时间工作碳刷会发生磨损，有刷调压装置的使用寿命受到了很大限制，且系统的维护成本较高。第二类是基于电力电子技术的无触点交流调压装置，该类装置使用电力电子器件实现交流电压无触点调节，克服了有刷调压装置损耗大，干扰大，易于磨损的缺点。传统无触点晶闸管调压装置由于采用晶闸管相位控制调压技术，在调压操作的同时会产生大量的谐波电流，由于功率因数低、谐波含量大，该调压装置所产生的无功电流、谐波电流在电力线路中会引起较大的功率损耗，浪费电能。交流斩控式调压是一种新型交流调压技术，具有高功率因数，谐波含量小，调节速度快的优点。

经对现有文献检索发现，中国专利公开号为CN101364117，专利名称为：非互补斩控式智能交流稳压调压方法与装置，该申请案采用交流斩控技术，但是该方法中PWM(脉冲宽度调制)信号的划分与产生方案设计较为复杂，成本高；该装置可靠性差，当输入电压发生波动或者是切换负载都会造成输出电压的不稳定，对于一些对于输入电压稳定性要求较高的敏感负载，不稳定的输出电压有可能会造成故障甚至设备损坏。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种交流无刷调压稳压数字电源装置。本装置设计简单，可靠性高，成本较低，且增加了过流保护功能，能输出稳定的可控电压。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括：交流电源、功率变换主电路模块、驱动电路模块、控制信号发生模块、检测模块和辅助电源模块，其中：交流电源分别与功率变换主电路模块和辅助电源模块相连传输交流电源，功率变换主电路模块与驱动电路模块相连传输驱动信号，驱动电路模块与控制信号发生模块相连传输PWM控制信号，检测模块与功率变换主电路模块相连传输电压电流信号，检测模块与控制信号发生模块相连传输调理检测信号，辅助电源模块分别与驱动电路模块、控制信号发生模块和检测模块相连传输直流电源，负载与功率变换主电路模块的输出端相连传输幅度可调、与交流电源同频率、同相位的正弦波电压。

所述的功率变换主电路模块包括：开机过流保护电阻、输入滤波电感、输入滤波电容、四个开关、储能电感和输出滤波电容，其中：开机过流保护电阻的一端与输入滤波电感的一端相连，输入滤波电感的另一端、输入滤波电容的一端和第一开关的C极分别两两相连，开机过流保护电阻的另一端和输入滤波电容的另一端作为功率变换主电路模块的输入端口，该输入端口与交流电源相连，第一开关的E极与第二开关的C极相连，第二开关的E极、第三开关的C极和储能电感的一端分别两两相连，第三开关的E极与第四开关的C极相连，储能电感的另一端和输出滤波电容的一端相连，输出滤波电容的另一端、第四开关的E极和输入滤波电容作为输入端口的那一端分别两两相连，输出滤波电容的两端作为功率变换主电路模块的输出端口，该输出端口与负载相连传输幅度可调、与交流电源同频率、同相位的正弦波电压；四个开关分别与驱动电路模块相连传输驱动信号；检测模块分别与输入端口、输出端口和储能电感相连传输电压电流信号。

所述的开关是IGBT(绝缘栅双极晶体管)，或者是MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)。

所述的驱动电路模块包括：第一驱动电路和第二驱动电路，其中：第一驱动电路分别与第一开关和第二开关相连传输驱动信号，第二驱动电路分别与第三开关和第四开关相连传输驱动信号，辅助电源模块和控制信号发生模块分别与第一驱动电路和第二驱动电路相连传输直流电源和PWM控制信号。

所述的控制信号发生模块是数字信号处理器、微控制器和CPLD(复杂的可编程逻辑器)中的一种。

所述的检测模块包括：两个电压互感器、电流互感器和信号调理电路，其中：两个电压互感器分别与功率变换主电路的输入端和输出端相连传输功率变换主电路的输入电压和输出电压信号，电流互感器与功率变换主电路相连传输电流信号，信号调理电路的输入端分别与电压互感器和电流互感器相连传输功率变换主电路的输入电压、输出电压和电流信号，信号调理电路的输出端与控制信号发生模块相连传输调理检测信号。