[发明专利]交流(AC)电压调节器及其操作方法

说明书

一种被配置为接收输入电压的交流(AC)电压调节器。调节器包括AC/DC脉宽调制(PWM)电源，该电源被配置为接收输入电压并输出与输入电压隔离的直流(DC)信号。调节器包括控制电路，该控制电路被配置为接收输入电压的一部分，调整输入电压的该部分的幅度和相位，并输出调整后的电压。调节器包括放大器，该放大器被配置为经由功率输入端接收隔离的DC信号；经由第一输入端接收调整后的电压；接收从放大器输出端到第二输入端的反馈回路；并经由放大器输出端来输出差分信号。调节器包括输出端，该输出端被配置为将差分信号添加到输入电压以产生经调节的电压，并输出该经调节的电压。

相关申请

本申请要求于2019年6月18日提交美国临时专利申请号62/862,926的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

实施例涉及交流(AC)电压调节器。

发明内容

AC电压调节器可使用磁性、机械、铁磁谐振的变体、伺服自耦变压器、抽头开关和/或电气开关来执行AC电压调节。此类系统通过对近似90％效率接收的功率的近似100％进行调节来运行。例如，使用此类系统对500瓦的调节可能需要转换所有500瓦以调节电压。因此，此类系统和方法不仅可能过于庞大，而且制造成本和操作成本也很高。

因此，一个实施例提供了一种交流(AC)电压调节器，包括被配置为接收输入电压的输入端、AC/DC PWM电源、控制电路、放大器和输出。AC/DC脉宽调制(PWM)电源被配置为接收输入电压并输出与输入电压隔离的直流(DC)信号。控制电路被配置为接收输入电压的一部分，调整该部分输入电压的幅度和相位，并输出调整后的电压。放大器包括第一输入端、第二输入端、功率输入端和放大器输出端。放大器被配置为经由功率输入端接收隔离的DC信号；经由第一输入端接收调整后的电压；接收从放大器输出端到第二输入端的反馈回路；并经由放大器输出端来输出差分信号。输出端被配置为将差分信号添加到输入电压，从而产生经调节的电压，并输出该经调节的电压。其中，放大器输出端经由隔离器与第二输入端电气隔离。

另一实施例提供了一种调节交流(AC)电压的方法。该方法包括经由输入端接收输入电压，以及经由AC/DC脉宽调制(PWM)电源来输出与输入电压隔离的直流(DC)信号。该方法还包括经由控制电路接收输入电压的一部分，经由控制电路调整该部分输入电压的幅度和相位，并输出调整后的电压。该方法还包括经由放大器的功率输入端接收隔离的直流信号，经由放大器的第一输入端来接收调整后的电压，接收从放大器输出端到放大器的第二输入端的反馈回路，以及经由放大器输出端来输出差分信号。该方法还包括将差分信号添加到输入电压，从而产生经调节的电压，并经由输出端来输出该经调节的电压。其中，放大器输出端经由隔离器与第二输入端进行电隔离。

这样的实施例可以通过提供适当的调节而无需调节整个线路电压来使效率最大化并且降低成本。在操作的一个实施例中，功率的仅10％会被实际转换。因此，例如，(总共500瓦中的)仅50瓦会被转换为经调节的电压，而剩余的450瓦允许在线路上通过。

此外，当不需要调节时，这样的实施例不需要进行调节。然而，包含磁性、机械、铁磁谐振的变体、伺服自耦变压器、抽头开关和/或电气开关以执行调节的系统，无论实际是否需要调节，仍必须对接收功率的100％进行转换。

由于仅需要转换总功率的约10％，并且仅在必要时进行调节，因此，上述实施例的尺寸和重量可以是使用磁性、机械、铁磁谐振的变体、伺服自耦变压器、抽头开关和/或电气开关来执行调节的AC电压调节器的大约1/50。此外，上述实施例的成本可以是使用磁性、机械、铁磁谐振的变体、伺服自耦变压器、抽头开关和/或电气开关来执行调节的交流电压调节器的大约1/10。此外，与包含磁性、机械、铁磁谐振的变体、伺服自耦变压器、抽头开关和/或电气开关来执行调节的系统相比，这种效率可以使操作成本降低。

通过考虑详细说明和附图，本申请的其他方面将变得显而易见。

附图说明