[实用新型]电力电子交流调压控制器

说明书

电力电子交流调压控制器是一种可以通过手动或弱电控制带负载无级平滑调节交流电压的功率电子设备。

现有的交流调压装置主要是接触式调压器。它是一种可调的自耦变压器，导线均匀地绕在环形卷铁芯的四周，凭借转轴及刷架的作用使电刷沿绕组径向裸露的表面滑动，以此来改变电刷接触位置，改变二次側绕组的匝数从而调节输出电压的。在一些自动控制系统中通常由弱电讯号经电子线路放大处理后，控制伺服电机，通过齿轮机构传动，转动轴架达到控制输出电压的目的。由于存在着齿轮机构的机械，特别是接触碳刷的机械磨损，因此需经常人工维护，可靠性不高。另外响应速度很慢。其它类型的电力交流调压装置还有感应调压器和磁控变压器。其结构复杂、效率较低、造价昂贵，而应用晶闸管相控的交流调压装置其输出为切割波含有大量的谐波成份应用面很窄。

本实用新型的目的是设计一种输出波形畸变很小，可以方便的用手动或外接弱电讯号控制的，带负载无级平滑调节的，无需维护，工作十分可靠的交流调压装置。

本实用新型是这样实现的：在一个由可控电感式调压主回路1，脉宽调制控制及驱动电路2，控制电压源3组成的电力电子交流调压控制器中，可调电感式调压主回路1由自耦变压器B₁、电抗器L、双向可控硅SCR及电容器C₁、C₂、C₃组成，自耦变压器B₁的抽头接电网输入端，自耦变压器绕组N₁端接交流输出，绕组N₂端与电抗器L连接，L另一端与双向可控硅SCR阳极连接，SCR阴极接电源零线，电容C₁并联在L和SCR串联支路两端，电容C₂并联在B₁两端，电容C₃接在交流输出相线和零线之间，装置中脉宽调制控制及驱动电路2，由与电源同步的锯齿波发生器22、输出电压反馈取样回路23、电压差动放大器24、比较器及触发驱动电路25组成：控制电压源3与输出电压反馈取样回路23分别接电压差动放大器24的两个输入端，比较器及触发驱动电路25的输出接双向可控硅SCR的触发极。

下面参照附图详细说明。

图1是本实用新型的系统方框图。

图2是本实用新型的电路图。

当控制电压源给定一直流控制电位时，电压差动放大器24的输出端会有一相应的直流输出，它和与电源同步的锯齿波发生器22输出共同作用于比较器及触发驱动电路25，其输出控制主回路中SCR的导通角度的大小，从而改变电抗器L的等效电感量。当控制电压上升时，SCR的导通角增大，L、C₁并联支路呈感性，支路电流在变压器B₁的N₂绕组上的压降与输入同相，耦合到N₁上与输入电压串联，使输出电压升高。当控制电压下降时，SCR的导通角减小，L、C₁并联支路呈容性，支路电流在变压器B₁的N₂上的压降与输入反相。藕合到N₁绕组上的电压与电网电压相减，使输出电压下降。这样系统能随控制电压改变变压器B₁上的电压的大小和相位，从而实现调节输出电压的目的。输出电压反馈取样接入电压差动放大器使系统稳定在控制电压所给定的输出电压上，并对输入电压的波动具备稳压作用。电路中的C₁和L₁、SCR支路的并联谐振回路、C₂和B₁并联谐振回路构成二级滤波器，使谐波成分大为减少。电容C₃并接在输出端，进一步减小波形失真。

在实例中输出电压反馈取样回路23由接在交流稳压输出端变压器B₃的二次绕组经BL₂整流，其输出负端接公共端，其输出正端经电阻R₈与R₁₂连接，R₁₂另一端接公共端，电容C₃₃并联于R₁₂两端，R₈与R₁₂的连接端接电压差动放大器24中运放34的同相输入端。理论和实践证明当B₂二次侧设计电压足够高R₈取值足够大时，R₁₂两端电压与调压主回路的输出电压有效值大致成正比，而与输出交流电压波形是否其畸变基本无关。这保证了输出波形存在畸变情况下的控制精度。