專利名稱：路燈穩(wěn)壓節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種路燈穩(wěn)壓節(jié)電器，尤其是具有大功率輸出的穩(wěn)定路燈電壓的節(jié)電器。
目前已有的路燈節(jié)電器，一種是由一個雙向可控硅及移相控制線路組成，可控硅串聯(lián)在路燈線路中，通過改變觸發(fā)脈沖相位，使路燈電壓降低并穩(wěn)定在一個整定的數(shù)值上，這是一個典型的交流調(diào)壓線路，由于這種節(jié)電器直接對電壓進行斬波，使電壓波形不連續(xù)，嚴(yán)重畸變，產(chǎn)生強大的諧波輻射，頻譜寬，干擾廣播，而且對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染，是電力部門所不允許的，因此這種節(jié)電器至今無法推廣應(yīng)用。另一種公知的可用于路燈的可控硅調(diào)壓線路圖載于清華大學(xué)1973年出版的《晶體管電路(二冊)》一書中，這種調(diào)壓器構(gòu)造是由輔助電源變壓器、兩個雙向可控硅連接而成，利用可控硅開關(guān)把輔助變壓器次級交流電壓反向迭加在路燈電源上，使輸出電壓降低，通過降壓達到節(jié)電及燈泡延壽效果。這個線路由于結(jié)構(gòu)不完善，經(jīng)試驗只能用于小功率，功率稍大時可控硅會失控短路，不能滿足城市大功率路燈線路的需要。
因此，現(xiàn)有上述公知調(diào)壓線路不能用作大功率的路燈節(jié)電器之用。
本實用新型的目的是提供一種路燈穩(wěn)壓節(jié)電器，它能輸出大功率數(shù)十至數(shù)百千伏安，克服大功率路燈干線無法安裝路燈穩(wěn)壓節(jié)電器的缺點。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的在線路

圖1中，輔助變壓器B初級并聯(lián)接在電源U上，次級L2一端接電源U，另一端接可控硅SCR2陽極，SCR2陰極與SCR1陰極相接作為輸出U1，SCR1的陽極與交流電抗器L的一端相連，L另一端與電源U相連。L2、L、SCR1、SCR2串聯(lián)組成一個調(diào)壓環(huán)路。L可在環(huán)路中任意位置串入。在兩可控硅的陽極上并聯(lián)電容器C，利用其儲存電能在SCR1導(dǎo)通時反向加在SCR2兩端，強迫其可靠關(guān)斷；聯(lián)鎖觸發(fā)變壓器B1初級接到SCR1的陰、陽極，次級串聯(lián)電阻R3接到SCR2的控制極、陰極；C及B1的作用是避免兩可控硅出現(xiàn)共通的短路局面。
由于采用上述方案，可以使調(diào)壓器無論輸出功率多大都不會出現(xiàn)短路現(xiàn)象，特別適合用作大功率的路燈穩(wěn)壓節(jié)電器，它具有體積小，損耗少、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、穩(wěn)壓性能可靠的優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步詳述。
圖1是本實用新型實施例主電路原理圖。
圖2是本實用新型實施例完整線路圖。
圖3是本實用新型實施例移相觸發(fā)時序圖。
圖中B.輔助電源變壓器 B1.聯(lián)鎖觸發(fā)變壓器 B2.脈沖變壓器SCR1.第一可控硅SCR2.第二可控硅L.限流電抗器L2.電源變壓器次級繞組 C.蓄能電容器 C1.電容器A1、A2.運算放大器 R1-3.電阻 U.交流電源電壓U1.節(jié)電器輸出電壓 U2.輔助電壓G1、G2.可控硅控制極Ua.梯形同步電壓Ub.鋸齒電壓Uc.整定電壓V1.測量電壓 V2.門檻電壓 V3.同步電壓 V4.直流電源本實用新型主電路原理圖見圖1，L為限流電抗器，其作用是限制輔助電壓環(huán)路(環(huán)路由L2、L、SCR1、SCR2構(gòu)成)內(nèi)SCR1、SCR2狀態(tài)轉(zhuǎn)換瞬間短路環(huán)流值，使可控硅不至于失控變?yōu)槎O管。實踐證明，加入電抗器后，在負(fù)載情況下消除了短路現(xiàn)象，但在空載情況下，仍有短路現(xiàn)象發(fā)生，為此增加一個有強迫關(guān)斷作用的蓄能電容器C，它并聯(lián)接到兩個可控硅的陽極，它在SCR1導(dǎo)通時，強迫關(guān)斷SCR2，其工作過程如下當(dāng)電源為正半周且SCR2導(dǎo)通時，電容C及SCR2上導(dǎo)通壓降的電壓極性如圖1所示，電容C上正下負(fù)，SCR2左正右負(fù)。當(dāng)SCR2導(dǎo)通一定時間后，SCR1再導(dǎo)通，于是電容C上電壓反向加在SCR2兩端，強迫SCR2關(guān)斷。實驗證明，增加蓄能電容器C后，無論調(diào)壓器處于負(fù)載或空載狀態(tài)，都不再發(fā)生短路現(xiàn)象。
圖1中，初級接SCR1陽極、陰極兩端的觸發(fā)變壓器B1通過次級向SCR2提供觸發(fā)信號，當(dāng)SCR1導(dǎo)通時，其陰陽極兩端電壓為0，B1初級無電流，次級輸出為0，SCR2沒有觸發(fā)信號，保證了SCR2在SCR1導(dǎo)通期間不被誤觸發(fā)。當(dāng)流過SCR1的電流過零后，SCR1自行關(guān)斷，關(guān)斷后其兩端電壓上升，B1初級有電流，次級有觸發(fā)電壓輸出，SCR2才能導(dǎo)通，避免了SCR1與SCR2共通的可能。
由于設(shè)置了上述3個防短路元件，使已有調(diào)壓器原理得以應(yīng)用于需大功率輸出的路燈隱壓節(jié)電器上。
下面給出一個帶自動移相線路的完整具體實施例(見圖2)圖2中，B為輔助電源變壓器，其次級L2產(chǎn)生一個40V左右的輔助電壓U2，U2與電源電壓U串聯(lián)，合成輸出電壓U1，給路燈供電。輔助變壓器的同名端如圖2接法時，U2與U反相串聯(lián)，為降壓狀態(tài)U1＝U-U2圖2中，雙向可控硅SCR1、SCR2，輔助電源變壓器B的次級L2構(gòu)成一個電壓調(diào)節(jié)器，其工作波形如圖3。
圖3(a)中，電源電壓U的正半周0～t1時，SCR1處于關(guān)斷狀態(tài)，聯(lián)鎖觸發(fā)變壓器B1初級得電，其次級輸出電流使SCR2首先觸發(fā)導(dǎo)通，有負(fù)載電流通過SCR2，此時電源電壓U(如虛線所示)與輔助電壓U2反向相加，結(jié)果輸出電壓U1比輸入電壓U小(如實線所示)U1＜U在時間t1時，SCR1開始導(dǎo)通，把蓄能電容器電壓反向加在SCR2的兩端，SCR2被強迫關(guān)斷，此時電源電壓通過SCR1直接輸出U1＝U負(fù)半周時，工作情況與正半周相同。
由圖3(a)可見，當(dāng)SCR2導(dǎo)通角變化時，輸出電壓U1也跟著變化，當(dāng)SCR2導(dǎo)通角越大時，輔助電壓串聯(lián)接入的時間t1就越長，輸出電壓U1就越低。反之，當(dāng)SCR2導(dǎo)通角越小時，輸出電壓U1就越高。
由此可見，只要自動改變可控硅的導(dǎo)通角，就可以使輸出電壓U1穩(wěn)定在一個比輸入電壓U小的數(shù)值上，從而達到降壓穩(wěn)壓節(jié)電的目的。
圖2中，V3為全波整流后的同步電壓，其波形見圖3(b)。運算放大器A1作整形用，它把同步全波整流電壓放大整形成為梯形波，見圖3(c)。
R1、C1、D1、A1組成鋸齒波發(fā)生器，其工作原理是當(dāng)A1輸出第一個梯形波時，電容C1經(jīng)R1充電，C1端電壓按指數(shù)曲線逐漸上升，當(dāng)梯形波結(jié)束時，A1輸出為0電位，C1所充電荷通過D1迅速放電，C1電位變0；當(dāng)?shù)诙€梯形波到來時，重復(fù)上述過程，于是在C1上產(chǎn)生了連續(xù)的鋸齒波，其波形見圖3(d)。
圖2中，V1是測量電壓，此電壓隨電網(wǎng)電壓變化而變化，此電壓在可調(diào)電阻R2動臂上的分壓成為整定電壓，它與鋸齒波電壓在運算放大器A2中進行比較，當(dāng)鋸齒波電壓大于整定電壓時，A2輸出矩形脈沖，經(jīng)三極管放大后通過脈沖變壓器B2觸發(fā)第一可控硅SCR1，波形見圖3(e)、(f)。
前已述及，第二可控硅SCR2的觸發(fā)脈沖則由聯(lián)鎖觸發(fā)變壓器B1提供，其波形如圖3(g)所示。
圖3中的觸發(fā)脈沖時序，適用于負(fù)載為純電阻性的情況。
自動穩(wěn)壓過程如下當(dāng)電網(wǎng)電壓上升時，負(fù)載電壓也相應(yīng)上升。由于測量電壓隨電網(wǎng)電壓的變化而變化，V1上升，R2動臂上的分壓上升，其與鋸齒波電壓的交點后移，輸出脈沖變窄，SCR1的導(dǎo)通角變小，相應(yīng)SCR2的導(dǎo)通角變大，接入更多的反向輔助電壓，使負(fù)載電壓下降從而維持負(fù)載電壓基本不變。
相反，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時，負(fù)載電壓也下降，SCR1導(dǎo)通角增大，SCR2導(dǎo)通角減小，接入的反向輔助電壓也減少，使負(fù)載電壓上升，維持負(fù)載電壓基本不變，達到自動穩(wěn)壓作用。
權(quán)利要求1.一種路燈穩(wěn)壓節(jié)電器，由輔助變壓器次級通過兩個可控硅與電源反向串聯(lián)連接，其特征是在輔助變壓器次級L2及可控硅SCR1、SCR2組成的閉合環(huán)路中串聯(lián)連接限流電抗器L，在可控硅SCR1、SCR2的陽極上并聯(lián)連接蓄能電容器C，在兩可控硅上連接聯(lián)鎖觸發(fā)變壓器B1；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路燈穩(wěn)壓節(jié)電器，其特征是聯(lián)鎖觸發(fā)變壓器的初級繞組與可控硅SCR1的陰、陽極連接，次級繞組串聯(lián)R3后與可控硅SCR2的控制極、陰極連接。
專利摘要路燈穩(wěn)壓節(jié)電器,由輔助變壓器、可控硅、限流電抗器、蓄能電容器、聯(lián)鎖觸發(fā)變壓器組成,限流電抗器與調(diào)壓環(huán)路串聯(lián),限制環(huán)路每半周產(chǎn)生的瞬間環(huán)流值,防止可控硅失控,蓄能電容器與調(diào)壓環(huán)路并聯(lián)、聯(lián)鎖觸發(fā)變壓器初次級與兩可控硅分別連接,防止可控硅出現(xiàn)共通現(xiàn)象,解決了現(xiàn)有線路存在的大功率情況下產(chǎn)生的短路技術(shù)問題,使之能夠輸出數(shù)十千伏安以上功率,適用于作大城市干線路燈穩(wěn)壓節(jié)電器,本實用新型具有損耗少、造價低、穩(wěn)壓性能可靠、幾乎無諧波污染特點。
文檔編號G05F1/10GK2377551SQ9824537
公開日2000年5月10日 申請日期1998年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月24日
發(fā)明者陳甲標(biāo) 申請人:陳甲標(biāo), 姚普糧