[发明专利]三开关交流无刷调压装置

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，具体是一种三开关交流无刷调压装置。

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。

经过对于现有技术的文献检索发现，中国专利公开号为CN201138788，名称为：串联交流调压节能装置，该技术采用交流斩控技术，其双向开关全部采用IGBT(绝缘栅双极晶体管)并联整流桥结构，但是该装置的工作过程中整流桥上总有电流流过，损耗较大，其高频滤波装置采用Z型滤波器，使用的滤波元件较多，结构复杂；同时开关信号死区时间内，电感会发生断流，线路电感会产生较高的电压尖峰，上开关管的电压应力较大，开关管易于损坏，寿命较短。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种三开关交流无刷调压装置。本装置采用高频脉冲宽度调制(PWM)，并且设计了功率开关过流保护模块，可靠性高，成本较低，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、检测模块与辅助电源模块，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、三个开关、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检测模块相连，输入滤波电感的一端与检测模块相连，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一端分别两两相连，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，第一开关的另一端与第二开关的C极、输出滤波电感的一端分别两两相连，第二开关的E极与第三开关的E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、第三开关的C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；三个开关分别与驱动电路模块相连传输驱动信号；检测模块分别与该模块的输入端口、输出端口和储能电感相连传输电压、电流信号。

所述的第一开关包括：IGBT和快恢复整流桥，其中：IGBT和快恢复整流桥并联。

所述的第二开关和第三开关是IGBT。

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相连传输驱动信号，第二驱动电路分别与第二开关和第三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或微控制器中的一种。

所述的检测模块包括：电压传感器、电流传感器和信号调理电路，其中：电压传感器与功率变换主电路的输入端相连传输功率变换主电路的输入电压信号，电流传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传感器和电流传感器相连传输功率变换主电路的输入电压和电流信号，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。