[发明专利]无电源变压器交流稳压电路

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术和设备领域，尤其是利用电力电子自关断器件对交流电进行同步变换的无电源变压器交流稳压电路。

背景技术

市电交流供电电压在供电过程中的不稳定，会对用电设备产生不良影响。特别当电压波动幅度很大时，不但会令用电设备无法正常工作，还可能造成用电设备的损坏。交流稳压器是一种能够为用电设备提供相对稳定工作电压的稳压设备，广泛地应用于工业交通、国防、铁路及科研等领域的设备中。现有的交流稳压器都是采用电源变压器经控制电路调整电压来达到稳压的目的。作为交流稳压器首要的部件的电源变压器，由于制造时需要大量铜导线和硅钢片，且在冶炼铜导线和硅钢片时要消耗大量的热能，因此必将极大地消耗有限资源和能源；另一方面，在一定容量范围内，变压器的容量和重量成正比(伏安/公斤)，因此交流稳压器普遍存在体积大、重量大、损耗高等缺点。这些不足在目前倡导的低碳经济中显得尤为突出，所以采用技术手段在一定范围和条件下找到变压器的替代物，是当前电力电子技术领域亟待解决的课题。

发明内容

针对现有交流稳压器的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种无电源变压器交流稳压电路。该电路采用电容器储存能量，利用电力电子中的功率自关断器件(晶体三极管、GTO、IGBT和VMOSFET)的可关断特性，组成开关电路。通过电压同步检测电路控制脉宽调制电路分别在交流电正负半周期内驱动两只自关断器件通和断，电压检测电路将检测到的输出电压值经光偶传给脉宽调制电路，控制输出的脉冲宽度，由驱动电路驱动开关电路内的自关断器件实现与交流电压波形同步的脉宽调制变换，同时将存储在电容器内的电能以电压形式与电网电压叠加，以实现输出交流电压的稳定。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种无电源变压器交流稳压电路，该电路主要包括开关电路、电压检测电路、整流电路、隔离驱动电路、同步控制电路、脉宽调制电路和驱动电路。所述的开关电路由自关断器件T1和T2、二极管D1、D2、D3和D4、储能电容器C2和C3、输出滤波电容器C4及输出滤波电感L2构成；所述的电压检测电路由电阻R和发光管G1构成；所述的整流电路由控制变压器B及整流稳压电路E1和E2构成；所述的隔离驱动电路由接收管G2`构成；所述的脉宽调制电路由接收管G1`、控制器PWM构成。所述的开关电路内的自关断器件T1的控制极b1与所述的驱动电路的输出端r相连，自关断器件T1的阴极与所述的整流电路内的整流稳压电路E2的负极相连，所述的开关电路内的自关断器件T2的控制极b2与所述的隔离驱动电路的输出端q相连，自关断器件T2的阴极与所述的整流电路内的整流稳压电路E1的负极相连；所述的开关电路内的输出滤波电感L2与所述的电压检测电路内的电阻R的一端相连；所述的整流电路内的控制变压器B的初级线圈的两根引线，一根引线接公共端N，另一根引线经滤波电感L1和电源端子相连，滤波电感L1的另一端与滤波电容器C1相连；控制变压器B的次级线圈的两个绕组分别连接到整流稳压电路E1和E2，整流稳压电路E1的正负极分别连接到所述的隔离驱动电路，整流稳压电路E2的正负极分别连接到所述的同步控制电路、所述的脉宽调制电路和所述的驱动电路；所述的同步控制电路的c端与所述的整流电路内的控制变压器B的a端相连，控制变压器B的b端与所述的同步控制电路的d端相连；同步控制电路的e端与脉宽调制电路的所述的脉宽调制电路的g端相连，所述的同步控制电路的f端与所述的脉宽调制电路的h端相连，所述的脉宽调制电路的i端连接到所述的驱动电路的j端；所述的电压检测电路内的发光管G1与所述的脉宽调制电路内的接收管G1`相耦合，所述的脉宽调制电路经发光管G2与所述的隔离驱动电路内的接收管G2`相耦合。

在上述方案中，所述的开关电路由正负半周期两个支路组成，在正半周期支路中，二极管D1的负极与储能电容器C2的一端连接后，再与自关断器件T1的阳极相连接，电容器C2的另一端与公共端N相连接，自关断器件T1的阴极和阳极反向并联有二极管D2，自关断器件T1的阴极连接至输出滤波电感L2的一端，输出滤波电感L2的另一端与输出滤波电容器C4的一端相连接，C4的另一端与公共端N相连接；在负半周期支路中，二极管D3的正极与储能电容器C3的一端连接后，再与自关断器件T2的阴极相连接，储能电容器C3的另一端与公共端相连接，自关断器件T2的阴极和阳极反向并联有二极管D4，自关断器件T2的阳极连接至输出滤波电感L2的一端，输出滤波电感L2的另一端与输出滤波电容器C4的一端相连接，输出滤波电容器C4的另一端与公共端N相连接。