[实用新型]串联逆变补偿式交流电子稳压器

说明书

本实用新型涉及一种交流稳压器，特别是串联逆变补偿式交流电子稳压器。

交流稳压器是一种对交流电源进行稳压的电子仪器，它在工频电网中应用非常广泛。在1983年第6期的《电气自动化》杂志第35页上，提出了一种高效率负反馈交流稳压器的电路方案，它的调整器是使用互补工作的晶体管串联在输入输出电路之间，通过对输出电路的取样比较放大控制晶体管调整器的导通程度来进行稳压的。如果在稳压器输入端与电网之间联接一只升压变压器，就可在电网电压从低到高的一段变化范围内进行稳压。这种稳压器克服了已广泛使用的磁放大器式、自耦变压器式、感应调压器式、可控硅式交流稳压器存在效率低、体积大、重量重、失真大等一系列问题，但这种稳压器由于使用晶体管作调整器，而晶体管是工作于线性放大状态，交流稳压器的输出电流又是全部流过晶体管，当电网输入电压与稳压器的输出电压之间的电压差较大时，晶体管消耗这个电压差与输出电流乘积的功率，其数值较大，效率并不太高。并且由于晶体管消耗功率较大，对于晶体管调整器的散热要求也较高。为了散热，必须加体积较大的散热器，这时稳压器的体积和重量也有一定程度的增加。

本实用新型的目的是提供一种改进的交流稳压器，它的调整器采用消耗功率极少，工作于开关状态的功率转换电路和滤波电路以及脉宽调制电路、驱动电路作调整器，从而在低失真的情况下更好地解决现有技术中效率低、体积大和重量重的问题。

本实用新型的构成见图1所示电路，调整器由低通滤波器L、C5，输出变压器B1，功率转换电路（5）、驱动电路（4）、脉宽调制器（3）和波形发生器（2）组成。低通滤波器L、C5的输出端（a）、（b）分别串接在输入输出电路的（c）、（e）之间，输入电压Ui与低通滤波器输出的补偿电压进行相量叠加后形成输出电压Uo；由电阻R1、R2组成的取样电路接在输出端（e）、（f）之间对输出电压Uo进行取样，在R2上得到取样电压，与交流基准电压（它与输出电压Uo同频率、同相位）一起分别加到由运算放大器构成的比较放大器IC1的反相和同相输入端进行比较放大；比较放大后输出的信号电压和输出电压Uo的波形相同，它与波形发生器（2）输出的重复频率高于电源频率的非正弦波形加到脉宽调制器（3）的信号输入端，由脉宽调制器（3）输出与波形发生器同频率，但脉冲宽度正比于IC1输出信号电压瞬时值的脉宽调制波电压；把这个电压加到驱动电路（4）的输入端，由驱动电路（4）输出的驱动脉冲控制功率转换电路（5），功率转换电路受驱动脉冲控制工作于开关状态，它产生的输出也是受IC1输出信号电压控制的脉宽调制波电压。并且送到输出变压器B1的初级线圈两端；B1次级输出的电压经过低通滤波器L、C5滤除高于电源频率的分量，从而在低通滤波器输出端（a）、（b）得到可控的低失真的补偿电压，按图1所示安排各部分电路输入输出之间的相位或极性关系，组成串联调整闭环负反馈系统，使输出电压Uo保持稳定。当输入电压Ui低于规定的输出电压Uo，并且由于某种原因使输出电压Uo变化时，经过电阻R1、R2取样，由IC1将R2上的取样电压和交流基准电源（1）进行比较放大，在输出端得到与输出电压Uo相位相同，反映输出电压Uo大小的控制信号电压，它控制脉宽调制电路（3）输出脉冲宽度随控制信号电压瞬时值变化，经过驱动电路（4）、功率转换电路（5）、输出变压器B1得到放大的脉宽调制电压，由低通滤波器L、C5滤波后，得到正比于IC1输出控制信号电压的补偿电压，它与输入电压Ui相加后形成输出电压Uo，使Uo稳定；当输入电压Ui高于规定的输出电压Uo，并且由于某种原因使输出电压Uo变化，输出端空载，即输出负载电压为零时，经过R1、R2取样IC1比较放大，在IC1输出端得到与输出电压Uo相位相反，反映输出电压Uo大小的控制信号电压，从而也使低通滤波器L、C5输出的补偿电压反相，而这个电压的大小仍正比于IC1输出控制信号电压，由于补偿电压反相，它减去了输入电压Ui高出规定输出电压Uo的部分，使Uo稳定；当输入电压Ui高于规定的输出电压Uo，并且由于某种原因使输出电压Uo变化，但输出负载电流不为零时，由于输出负载电流流过低通滤波器L、C5和输出变压器B1的次级线圈，这时，B1的次级线圈实质上起到一个电感作用，但由于B1的初级是功率转换电路（5）受驱动电路（4）控制而工作于开关状态，并且开关的时间受IC1输出控制信号电压的调制，即为脉宽调制，因此，B1的次级线圈和L、C5等效为一个可控电感。输出电压Uo升高，可控电感的阻抗增大，可控电感上的压降增大；反之，阻抗减小，可控电感上的压降减小，从而使输出电压Uo稳定。