專利名稱：無鐵芯交流穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交流穩(wěn)壓器。
背景技術(shù)：
對(duì)于直流電壓，有線性穩(wěn)壓電源，用電路功能，對(duì)直流電壓直接進(jìn)行穩(wěn)定，但對(duì)交 流電壓而言，卻找不到相應(yīng)的電路功能，可以對(duì)交流電壓直接進(jìn)行穩(wěn)定，要想穩(wěn)定交流電 壓，必須借助工頻電感(即鐵芯)才能完成。目前流行的交流穩(wěn)壓器，都借助鐵芯電感完成，統(tǒng)稱為傳統(tǒng)交流穩(wěn)壓器，計(jì)有以下 幾種1)參數(shù)調(diào)整(諧振)型交流穩(wěn)壓電源，是利用電路非線性元器件對(duì)電路中的電壓 和電流進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。該類交流穩(wěn)壓電源具有電路簡(jiǎn)單、穩(wěn)定精度 高、抗干擾性強(qiáng)和輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，但存在輸出波形THD高、電路元器件對(duì)工作頻率 非常敏感、輸入功率因數(shù)很低、輸出容量難以做大、無電氣隔離等缺陷。2)自耦(變比)調(diào)整型交流穩(wěn)壓器，是以自耦變壓(調(diào)壓)器為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功 能的。該類交流穩(wěn)壓器具有電路簡(jiǎn)單、輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，但存在輸出波形THD高、穩(wěn) 壓精度較低、體積重量大等缺陷。3)大功率補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓電源，是把線性變壓器串聯(lián)在輸入端和輸出端的主電路 中，控制該變壓器初級(jí)電壓的大小和極性，利用其次級(jí)電壓對(duì)輸入電壓進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn) 輸出電壓的穩(wěn)定。該類交流穩(wěn)壓器具有輸出容量大、對(duì)電網(wǎng)適應(yīng)能力好、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但 存在輸出波形THD高、輸出與輸入無電氣隔離、動(dòng)態(tài)性能差等缺陷。4)開關(guān)型交流穩(wěn)壓電源，將輸入電網(wǎng)電壓整流后得到脈動(dòng)直流電壓，然后通過高 頻PWM技術(shù)逆變?yōu)榻涣麟妷?，再?jīng)過相位跟蹤和轉(zhuǎn)換電路后獲得與輸入側(cè)同頻同相的補(bǔ)償 電壓，加在輸入與輸出之間，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。開關(guān)型交流穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓性 能好、控制功能強(qiáng)、電路偏復(fù)雜、價(jià)格較高等特點(diǎn)。新穎的Buck-Boost型正弦交流穩(wěn)壓器[4]，由輸入周波變換器、高頻儲(chǔ)能式變壓 器、輸出周波變換器以及輸入、輸出濾波器構(gòu)成，能夠?qū)⒁环N不穩(wěn)定的劣質(zhì)交流電變換成另 一種同頻、穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)正弦交流電，美中不足的是，全部功率必須經(jīng)過兩級(jí)功率變換。交流 穩(wěn)壓器，顧名思義，只是對(duì)原來的交流電壓進(jìn)行穩(wěn)壓而已。如果把整個(gè)交流電壓的全部功 率重新進(jìn)行SPWM變換，然后輸出正弦波電壓，那不是交流穩(wěn)壓器，而是功率變換器，是逆變 器，那成本就高得太多了。采用PWM高頻逆變器的補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器[2]，既可以補(bǔ)償市電電壓的高低變化， 也可以補(bǔ)償諧波和閃變等，對(duì)于三相穩(wěn)壓電源還可以補(bǔ)償三相電壓的不對(duì)稱，從而有效地 提高了電能質(zhì)量。這種交流穩(wěn)壓器只對(duì)補(bǔ)償部份的功率進(jìn)行變換，與上述Buck-Boost型 正弦交流穩(wěn)壓器相比，是一種很大的進(jìn)步，但交流電壓的產(chǎn)生，同步，同相，在交流穩(wěn)壓器之 外，憑空多出逆變器或者不間斷電源的全部電路，整機(jī)變得過于復(fù)雜，故障率自然就高。
發(fā)明內(nèi)容無鐵芯交流穩(wěn)壓器整機(jī)沒有工頻電感和電解電容，全部采用半導(dǎo)體電子器件，其 交流穩(wěn)壓完全源于電子電路功能，因此功率因數(shù)為1，而總諧波畸變THD為零，由于沒有工 頻電感，免除了因工頻電感而產(chǎn)生的所有缺點(diǎn).無鐵芯交流穩(wěn)壓器電路簡(jiǎn)單，主功率器件 工作在工頻范圍，整機(jī)開關(guān)損耗和射頻干擾極小，平均無故障時(shí)間大大增加，其成本、體積、 重量、功耗都是傳統(tǒng)交流穩(wěn)壓器的十分之一，既節(jié)能環(huán)保，又安全可靠。1)市電電壓過高時(shí)，進(jìn)行電壓穩(wěn)定，多余電能要反饋；2)市電電壓過低時(shí)，能進(jìn)行電壓補(bǔ)償；3)整機(jī)效率高，能改善輸入市電波形。無鐵芯交流穩(wěn)壓器，不包括工頻電感，由電壓補(bǔ)償電路和電壓切割電路并聯(lián)組成。電壓補(bǔ)償電路由MOS管Q3、Q6、變壓器TXl和動(dòng)態(tài)整流電路組成，變壓器TXl原邊 的同名端接輸入電壓的火線，輸入電壓的零線接地，變壓器TXl原邊的異名端同時(shí)接二極 管D3的陽極和二極管D4的陰極，MOS管Q3的漏極接二極管D3的陰極，其源極接地，其柵 極通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)V4接地，MOS管Q6的漏極接二極管D4的陽極，其源極接地，其柵極通過驅(qū) 動(dòng)信號(hào)V7接地，變壓器TXl付邊的兩端接電阻Rl和電容Cl，同時(shí)接動(dòng)態(tài)整流電路的輸入端 點(diǎn)INI、IN2，動(dòng)態(tài)整流電路的輸出端點(diǎn)0UT2接變壓器TXl原邊的同名端，動(dòng)態(tài)整流電路的 輸出端點(diǎn)OUTl接輸出端點(diǎn)Voc。電壓切割電路由MOS管Q3、Q4、Q5、Q8、變壓器TXl和動(dòng)態(tài)整流電路組成，變壓器 TXl原邊的同名端接輸入電壓Vi的火線，輸入電壓Vi的零線接地，變壓器TXl原邊的異名 端同時(shí)接二極管D4的陽極和二極管D6的陰極；MOS管Q5的漏極接二極管D4的陰極，MOS 管Q8的漏極接二極管D6的陽極，它們的柵極同時(shí)接電阻R5的一端，它們的源極同時(shí)接電 阻R6的一端，電阻R5、R6的另一端同時(shí)接地；變壓器TXl付邊的兩端接電阻Rl和電容Cl， 同時(shí)接動(dòng)態(tài)整流電路的輸入端點(diǎn)INl、IN2，動(dòng)態(tài)整流電路的輸出端點(diǎn)0UT2接地，動(dòng)態(tài)整流 電路的輸出端點(diǎn)OUTl接輸出端點(diǎn)Voa ；電阻R2的一端同時(shí)接二極管D3的陽極和二極管D5 的陰極，另一端通過電源V8接地；MOS管Q3的漏極接二極管D3的陰極，MOS管Q4的漏極接 二極管D5的陽極，它們的源極同時(shí)接電阻R5的一端，它們的柵極分別通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)V4、V7 接電阻R5的一端。動(dòng)態(tài)整流電路由MOS管和二極管組成，二極管Dl、D2的陰極、MOS管Ql、Q2的漏極、 電容C3的一端、電阻R3的一端都接在一起，二極管D7、D8的陽極、MOS管Q6、Q7的源極、電 容C3的另一端、電阻R3的另一端都接在一起，二極管Dl的陽極和二極管D7的陰極接在一 起，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流電路的輸入端點(diǎn)IN1，二極管D2的陽極和二極管D8的陰極接在一起，構(gòu)成 動(dòng)態(tài)整流電路的輸入端點(diǎn)IN2，MOS管Ql的源極接MOS管Q6的漏極，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流電路的 輸出端點(diǎn)0UT1，M0S管Q2的源極接MOS管Q7的漏極，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流電路的輸出端點(diǎn)0UT2， 電容C2和電阻R4夸接在MOSQl、Q2管的源極之間。
圖1，無鐵芯交流穩(wěn)壓器主電路框圖；圖2，電壓補(bǔ)償電路原理圖；圖3，電壓補(bǔ)償電路各點(diǎn)電壓仿真波形；[0021]圖4，電壓切割電路原理圖；圖5，電壓切割電路各點(diǎn)電壓仿真波形；圖6，無鐵芯交流穩(wěn)壓器原理電路及其仿真波形；圖7，無鐵芯交流穩(wěn)壓器實(shí)際電路；圖8，輸入電壓整形原理波形。圖1是主電路圖，無鐵芯交流穩(wěn)壓器不包括工頻電感，整機(jī)由電壓補(bǔ)償電路1和電 壓切割電路2并聯(lián)組成。圖2的電壓補(bǔ)償電路，由MOS管Q3、Q6、變壓器TXl等和動(dòng)態(tài)整流電路3組成，變 壓器TXl原邊的同名端接輸入電壓Vi的火線，輸入電壓Vi的零線接地，變壓器TXl原邊的 異名端同時(shí)接二極管D3的陽極和二極管D4的陰極，MOS管Q3的漏極接二極管D3的陰極， 其源極接地，其柵極通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)V4接地，MOS管Q6的漏極接二極管D4的陰極，其源極接 地，其柵極通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)V7接地，變壓器TXl付邊的兩端接電阻Rl和電容Cl，同時(shí)接動(dòng)態(tài) 整流電路3的輸入端點(diǎn)IN1、IN2，動(dòng)態(tài)整流電路3的輸出端點(diǎn)0UT2接變壓器TXl原邊的同 名端，動(dòng)態(tài)整流電路3的輸出端點(diǎn)OUTl接輸出端點(diǎn)Voc。當(dāng)輸入電壓V3過低時(shí)，電壓補(bǔ)償電路產(chǎn)生適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電壓，迭加在輸入電壓Vi之 上，使得輸出電壓Voc在額定范圍之內(nèi)。加在Q3、Q6柵極的信號(hào)電壓是高頻方波，當(dāng)正半 周時(shí)，市電經(jīng)過變壓器的原邊、二極管D3、MOS管Q3形成通道，在TXl的付邊產(chǎn)生包絡(luò)為正 弦波的雙邊帶方波電壓，當(dāng)負(fù)半周時(shí)，市電經(jīng)過變壓器的原邊、二極管D4、MOS管Q6形成通 道，在TXl的付邊產(chǎn)生包絡(luò)為正弦波的雙邊帶方波電壓，經(jīng)過Dl、D2、D5、D6組成的整流橋 后，輸出單向脈動(dòng)正弦波(即饅頭波)電壓，此電壓經(jīng)過Q1、Q2、Q4、Q5組成的換向電路后， 輸出正弦波電壓Vsin，此電壓與輸入電壓Vi迭加后形成輸出電壓Voc，這里的電壓Vsin就 是補(bǔ)償電壓。換向電路實(shí)際上是一個(gè)直流逆變電路，只不過其開關(guān)器件都工作在工頻范圍。圖3是補(bǔ)償電路各點(diǎn)的仿真波形，從上到下依次是輸入電壓Vi，Q3上的漏源電壓 Vqa, Q6上的漏源電壓Vqb，TXl原邊電壓Vp，TXl付邊電壓Vs，整流橋輸出電壓Vd，換向電 路輸出電壓Vsin，迭加后的輸出電壓Voc。圖4的電壓切割電路由MOS管Q3、Q4、Q5、Q8、變壓器TXl等和動(dòng)態(tài)整流電路3組 成，變壓器TXl原邊的同名端接輸入電壓Vi的火線，輸入電壓Vi的零線接地，變壓器TXl 原邊的異名端同時(shí)接二極管D4的陽極和二極管D6的陰極；MOS管Q5的漏極接二極管D4的 陰極，MOS管Q8的漏極接二極管D6的陽極，它們的柵極同時(shí)接電阻R5的一端，它們的源極 同時(shí)接電阻R6的一端，電阻R5、R6的另一端同時(shí)接地；變壓器TXl付邊的兩端接電阻Rl和 電容Cl，同時(shí)接動(dòng)態(tài)整流電路3的輸入端點(diǎn)INI、IN2，動(dòng)態(tài)整流電路3的輸出端點(diǎn)0UT2接 地，動(dòng)態(tài)整流電路3的輸出端點(diǎn)OUTl接輸出端點(diǎn)Voa ；電阻R2的一端同時(shí)接二極管D3的陽 極和二極管D5的陰極，另一端通過電源V8接地；MOS管Q3的漏極接二極管D3的陰極，MOS 管Q4的漏極接二極管D5的陰極，它們的源極同時(shí)接電阻R5的一端，它們的柵極分別通過 驅(qū)動(dòng)信號(hào)V4、V7接電阻R5的一端。當(dāng)輸入電壓V3過高時(shí)，電壓切割電路把輸入電壓切割成兩部份，一部份是額定輸 出電壓Voa，另一部份電壓在MOS管的漏極和變壓器TXl間根據(jù)阻抗進(jìn)行分配。Q3、Q4的柵 源極加方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在其共同源極產(chǎn)生包絡(luò)為正弦波的方波信號(hào)Vc，調(diào)節(jié)輸入電壓V8或 電阻R2，使得Vc的幅值比輸出電壓Voa大一個(gè)Vgs ；當(dāng)Vc加在Q5、Q8的柵極后，由于源極電壓跟隨柵極電壓，則在Q5、Q8的源極產(chǎn)生額定輸出電壓Voa，同時(shí)在變壓器的付邊產(chǎn)生包 絡(luò)為正弦波的雙邊帶電壓，此后經(jīng)過動(dòng)態(tài)整流，情況與上述電壓補(bǔ)償電路相同。圖5是切割電路各點(diǎn)的仿真波形，從上到下依次是輸入電壓Vi，Q3、Q4源極輸出 電壓Vc，Q5上的漏源電壓Vqa，Q8上的漏源電壓Vqb，TXl原邊電壓Vp，TXl付邊電壓Vs， Q5、Q8源極輸出電壓Voa，整流橋輸出電壓Vd，換向電路輸出電壓Vob，電壓Voa、Vob并列輸 出ο動(dòng)態(tài)整流電路由MOS管和二極管組成，二極管D1、D2的陰極、MOS管Q1、Q2的漏極、 電容C3的一端、電阻R3的一端都接在一起，二極管D7、D8的陽極、MOS管Q6、Q7的源極、電 容C3的另一端、電阻R3的另一端都接在一起，二極管Dl的陽極和二極管D7的陰極接在一 起，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流電路3的輸入端點(diǎn)IN1，二極管D2的陽極和二極管D8的陰極接在一起，構(gòu) 成動(dòng)態(tài)整流電路3的輸入端點(diǎn)IN2，MOS管Ql的源極接MOS管Q6的漏極，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流電 路3的輸出端點(diǎn)0UT1，M0S管Q2的源極接MOS管Q7的漏極，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流電路3的輸出端 點(diǎn)0UT2，電容C2和電阻R4夸接在、MOS管的源極之間。由于市電沒有經(jīng)過整流濾波，變壓器付邊產(chǎn)生的電壓本質(zhì)上仍舊是正弦波，經(jīng)過 適當(dāng)處理，還原成了與市電同頻同相的正弦波電壓。
具體實(shí)施方式
圖6是無鐵芯交流穩(wěn)壓器的簡(jiǎn)化電路圖，由NMOS場(chǎng)效應(yīng)管Ql和PMOS場(chǎng)效應(yīng)管Q2 及周邊元件組成。交流市電Vi正半周時(shí)，電流從二極管Dl進(jìn)入，經(jīng)過三極管Ql和電阻Rl 回來零線N，負(fù)半周時(shí)，電流從零線N出發(fā)，經(jīng)電阻Rl進(jìn)入，經(jīng)過三極管Q2、二極管D2回來 火線L，輸出電壓Vo由發(fā)射極電阻Rl引出。Q1、Q2是射極跟隨器，射極電壓跟隨基極電壓， 現(xiàn)在Ql、Q2的基極電壓分別由電阻R2、R3和電阻R4、R5鎖定不變，射極輸出電壓Vo也就 保持不變。由于輸入電壓Vi是交流，QU Q2基極電壓按正弦規(guī)律變化，則發(fā)射極電位也發(fā) 生同樣的變化。對(duì)市電正半周而言，Ql及其周圍元件組成的射極跟隨器，是一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，穩(wěn) 定的是正的直流電壓，同樣道理，對(duì)市電負(fù)半周而言，Q2及其周圍元件組成的射極跟隨器， 也是一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，穩(wěn)定的是負(fù)的直流電壓，正負(fù)電壓在Rl上疊加，獲得穩(wěn)定的交流 輸出電壓Vo，于是，無鐵芯交流穩(wěn)壓器間接地穩(wěn)定了交流電壓。圖6右邊是簡(jiǎn)化電路圖輸出電壓的仿真波形，輸入電壓Vi的幅值是400伏，負(fù)載 電阻Rl為10歐，輸出功率約5KW，同時(shí)改變電阻R2、R4(從20K到100K)，可在射極電阻Rl 上獲得如圖所示、幅值為190伏到320伏的輸出電壓Vo。除了上述穩(wěn)定電壓和補(bǔ)償電壓的產(chǎn)生之外，還需要把市電高出輸出電壓部份功率 反饋，把市電波形的缺陷進(jìn)行修補(bǔ)，以及整機(jī)的控制電路等。經(jīng)過補(bǔ)償和功率反饋以后，無 鐵芯交流穩(wěn)壓電源的整機(jī)效率可達(dá)98%。圖7的無鐵芯交流穩(wěn)壓器原理電路分兩部份，左邊由開關(guān)器件Q3、Q4及周邊元件 組成的是電壓補(bǔ)償級(jí)，對(duì)低于額定電壓的市電進(jìn)行電壓補(bǔ)償，從變壓器TX2的付邊輸出補(bǔ) 償電壓Voc;右邊由開關(guān)器件Q1、Q2及周邊元件組成的是電壓切割級(jí)，對(duì)高于額定電壓的市 電進(jìn)行電壓切割，切割后的市電是額定輸出電壓Voa，從射極電阻R8輸出，市電切割下來的 剩余部份，由TXl組成的功率變換器進(jìn)行變換，從變換器輸出的是與市電同頻、同相，和額
6定輸出電壓同幅度的交流電壓Vob，Vob與Voa并列輸出。當(dāng)市電電壓在額定范圍之內(nèi)時(shí)，可控硅SCRl開通，輸出電壓Vo是市電電壓Vi ；當(dāng) 市電電壓在額定電壓范圍之下時(shí)，補(bǔ)償電路啟動(dòng)，同時(shí)可控硅SCR2開通，輸出電壓Vo是補(bǔ) 償電壓Voc與市電Vi的疊加電壓；當(dāng)市電在額定范圍之上時(shí)，切割電路啟動(dòng)，同時(shí)可控硅 SCR3開通，輸出電壓Vo是由Voa、Vob并行輸出的電壓。這了容易說明原理，電壓補(bǔ)償級(jí)和 電壓切割級(jí)的變壓器TX2的付邊電路沒有畫出。補(bǔ)償電路啟動(dòng)后，IOOKHz方波電壓(為波形清楚起見，仿真信號(hào)是5KHz)加在Q3、 Q4的柵極，分別產(chǎn)生IOOKHz的漏源電壓Vqa、Vqb，其包絡(luò)分別是正弦波的正、負(fù)半周，在TX2 的原邊產(chǎn)生方波電壓Vp，由于變壓器中沒有直流，Vp的包絡(luò)是對(duì)稱雙正弦波，即包絡(luò)關(guān)于 時(shí)間軸對(duì)稱，亦即時(shí)間軸上方波形是Sinx的絕對(duì)值，下方波形是Sinx的負(fù)絕對(duì)值，付邊電 壓Vs電壓波形與Vp相同，由于TX2的變比是10 2，Vs的幅度是Vp的20%，因此補(bǔ)償電 壓的幅值最多可到60V。付邊電壓Vs經(jīng)過由二極管D7-D10組成的整流橋后，相當(dāng)于把時(shí)間軸下方的Sinx 的負(fù)絕對(duì)值的波形翻到時(shí)間軸的上方來，由于加在Q3、Q4柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比接近50%， Sinx的絕對(duì)值和Sinx的負(fù)絕對(duì)值疊加以后，Vb已經(jīng)不再是方波電壓，幾乎接近市電整流后 的饅頭波電壓，整流輸出電壓見圖8中的Vb。Vb經(jīng)過Q5-Q8組成的換向電路以后，變成與 市電同頻、同相的正弦波電壓，即補(bǔ)償電壓Vsin，此電壓與市電疊加后，就是輸出電壓Voc。 補(bǔ)償電壓Vsin與市電Vi疊加的仿真波形請(qǐng)參考圖9。換向電路中Q5-Q8柵極接的是周期20ms、占空比是50%，并與市電同步的方波信 號(hào)，Q5、Q8柵極接的方波信號(hào)延時(shí)10ms。電壓切割級(jí)與電壓補(bǔ)償級(jí)相比較，只在功率器件Ql、Q2的共同源極多接一個(gè)源 極電阻R4，其余電路完全相同，所完成的功能也一樣，都是在變壓器的付邊電路產(chǎn)生交流 電壓，只不過由于變壓器的變比不同，所產(chǎn)生的交流電壓的幅值不同，補(bǔ)償級(jí)產(chǎn)生最大幅值 60V的補(bǔ)償電壓，切割級(jí)產(chǎn)生幅值311V的額定值交流電壓。切割級(jí)比補(bǔ)償級(jí)多出的射級(jí)電 阻R4上輸出的交流電壓Voa，其產(chǎn)生和穩(wěn)定的原理前已述及。切割級(jí)把市電高于額定值的多余部份切下來，切下來的部份仍然是正弦電壓，變 壓器原邊電壓Vp的包絡(luò)正是這個(gè)電壓。變壓器TXl的變比是1 10，最少可以把10%的 市電高出部份變換成220V輸出交流電壓，如果市電高出部份小于此植，則認(rèn)為市電在正常 范圍。換向電路輸出的電壓，之所以是與市電同頻、同相的交流電壓，是因?yàn)樽儔浩髟呺?壓的包絡(luò)的幅值，是市電與源極電阻R4上的電壓Voa之差，兩個(gè)正弦量的差，當(dāng)然還是正 弦量。功率器件Ql、Q2柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)VI、V2是頻率為IOOKHz的方波，其包絡(luò)是正弦波， 一個(gè)是前IOms的波形，一個(gè)是后IOms的波形，包絡(luò)電壓的幅度比Voa高出一個(gè)漏源電壓 Vgs0電壓切割級(jí)可以把市電中高出額定值的部份切下來，當(dāng)然也可以把市電變形部份 切下來，即是說，電壓切割級(jí)可以對(duì)市電進(jìn)行整形，圖9是整形示意圖，上邊電壓波形是產(chǎn) 生畸變的市電，下邊電壓波形是最后整形的結(jié)果。幾點(diǎn)說明1)無鐵芯交流穩(wěn)壓器除輔助電源外，主電路不進(jìn)行功率變換，具有如下特點(diǎn)
7[0050]2)整個(gè)電路沒有電容和電感，對(duì)于電網(wǎng)而言，是一個(gè)純電阻負(fù)載，其功率因數(shù)等于 1，而總諧波畸變THD為零，對(duì)電網(wǎng)無污染。3)輸入交流電壓中85%的電功率不必進(jìn)行功率變換，功耗極小，EMS干擾極小。4)輸入交流電壓超過或者低于額定值15%時(shí)，經(jīng)過變換器(效率85%)回授到輸 入端，這部份功率損耗為2. 25%，總效率仍可達(dá)95. 75%。5)免除了傳統(tǒng)交流穩(wěn)壓器中的鐵芯，成本、體積、重量、功耗大為減少。
權(quán)利要求一種交流穩(wěn)壓器，不包括工頻電感，其特征是整機(jī)由電壓補(bǔ)償電路(1)和電壓切割電路(2)并聯(lián)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流穩(wěn)壓器，其特征是電壓補(bǔ)償電路(1)由第三、第六M0S 管(Q3、Q6)、變壓器(TX1)和動(dòng)態(tài)整流電路(3)組成，變壓器(TX1)原邊的同名端接輸入電 壓(Vi)的火線，輸入電壓(Vi)的零線接地，變壓器(TX1)原邊的異名端同時(shí)接第三二極 管(D3)的陽極和第四二極管(D4)的陰極，第三M0S管(Q3)的漏極接第三二極管(D3)的 陰極，其源極接地，其柵極通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)(V4)接地，第六M0S管(Q6)的漏極接第四二極管 (D4)的陽極，其源極接地，其柵極通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)(V7)接地，變壓器(TX1)付邊的兩端接電阻 (R1)和電容(C1)，同時(shí)接動(dòng)態(tài)整流電路(3)的輸入端點(diǎn)(INI、IN2)，動(dòng)態(tài)整流電路(3)的 輸出端點(diǎn)(0UT2)接變壓器(TX1)原邊的同名端，動(dòng)態(tài)整流電路(3)的輸出端點(diǎn)(0UT1)接 輸出端點(diǎn)(Voc)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流穩(wěn)壓器，其特征是電壓切割電路(2)由第三、第四、第 五、第八M0S管(Q3、Q4、Q5、Q8)、變壓器(TX1)和動(dòng)態(tài)整流電路(3)組成，變壓器(TX1)原 邊的同名端接輸入電壓(Vi)的火線，輸入電壓(Vi)的零線接地，變壓器(TX1)原邊的異名 端同時(shí)接第四二極管(D4)的陽極和第六二極管(D6)的陰極；第五M0S管(Q5)的漏極接第 四二極管(D4)的陰極，第八M0S管(Q8)的漏極接第六二極管(D6)的陽極，它們的柵極同 時(shí)接第五電阻(R5)的一端，它們的源極同時(shí)接第六電阻(R6)的一端，第五、第六電阻(R5、 R6)的另一端同時(shí)接地；變壓器(TX1)付邊的兩端接電阻(R1)和電容(C1)，同時(shí)接動(dòng)態(tài)整 流電路(3)的輸入端點(diǎn)(mi、IN2)，動(dòng)態(tài)整流電路(3)的輸出端點(diǎn)(0UT2)接地，動(dòng)態(tài)整流 電路⑶的輸出端點(diǎn)(0UT1)接輸出端點(diǎn)(Voa)；第二電阻(R2)的一端同時(shí)接第三二極管 (D3)的陽極和第五二極管(D5)的陰極，另一端通過第八電源(V8)接地；第三M0S管(Q3) 的漏極接第三二極管(D3)的陰極，第四M0S管(Q4)的漏極接第五二極管(D5)的陰極，它 們的源極同時(shí)接第五電阻(R5)的一端，它們的柵極分別通過第四、第七驅(qū)動(dòng)信號(hào)(V4、V7) 接第五電阻(R5)的一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的交流穩(wěn)壓器，其特征是動(dòng)態(tài)整流電路(3)由 M0S管和二極管組成，第一、第二二極管(D1、D2)的陰極、第一、第二 M0S管(Ql、Q2)的漏 極、第三電容(C3)的一端、第三電阻(R3)的一端都接在一起，第七、第八二極管(D7、D8)的 陰極、第六、第七M(jìn)0S管(Q6、Q7)的源極、第三電容(C3)的另一端、第三電阻(R3)的另一端 都接在一起，第一二極管的陽極和第七二極管的陰極接在一起，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流電路(3)的 輸入端點(diǎn)(mi)，第二二極管的陽極和第八二極管的陰極接在一起，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流電路(3) 的輸入端點(diǎn)(IN2)，第一 M0S管(Q1)的源極接第六M0S管(Q6)的漏極，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流電路 (3)的輸出端點(diǎn)(0UT1)，第二 M0S管(Q2)的源極接第七M(jìn)0S管(Q7)的漏極，構(gòu)成動(dòng)態(tài)整流 電路(3)的輸出端點(diǎn)(0UT2)，第二電容(C2)和第四電阻(R4)夸接在第一、第二 M0S管的源 極之間。
專利摘要無鐵芯交流穩(wěn)壓器整機(jī)沒有工頻電感和電解電容，全部采用半導(dǎo)體電子器件，其交流穩(wěn)壓完全源于電子電路功能，因此功率因數(shù)為1，而總諧波畸變THD為零，由于沒有工頻電感，免除了因工頻電感而產(chǎn)生的所有缺點(diǎn).無鐵芯交流穩(wěn)壓器電路簡(jiǎn)單，主功率器件工作在工頻范圍，整機(jī)開關(guān)損耗和射頻干擾極小，平均無故障時(shí)間大大增加，其成本、體積、重量、功耗都是傳統(tǒng)交流穩(wěn)壓器的十分之一，既節(jié)能環(huán)保，又安全可靠。
文檔編號(hào)H02M5/458GK201766511SQ20102014505
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者郁百超 申請(qǐng)人:郁百超