專利名稱：高正弦度三相交流斬波調(diào)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種調(diào)壓器。
傳統(tǒng)的電磁性調(diào)壓裝置顯得笨重，單位體積傳遞功率小。移相控制的晶閘管調(diào)壓裝置對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功沖擊和諧波污染較嚴(yán)重。
本實(shí)用新型的目的就是要提供一種電路簡(jiǎn)單、操作方便、對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功沖擊和諧波污染小，效率高的高正弦度三相交流斬波調(diào)壓器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的由主電路和控制電路組成的一種高正弦度三相交流斬波調(diào)壓器，其特點(diǎn)是所述的主電路包括含有封裝在模塊內(nèi)反并聯(lián)二極管D1、D2、D3的功率開(kāi)關(guān)S1、S2、S3，續(xù)流橋Da、Db、Dc、D′a、D′b、D′c，含有封裝在模塊內(nèi)反并聯(lián)二極管D4的續(xù)流開(kāi)關(guān)S4；所述的控制電路包括主控制電路和續(xù)流控制電路；所述的主控制電路包括按下述順序串聯(lián)的用于軟啟動(dòng)調(diào)節(jié)的電壓調(diào)節(jié)單元1，用于產(chǎn)生一組高頻同步脈沖序列的脈沖信號(hào)產(chǎn)生器2，用于通過(guò)一組高頻同步脈沖序列裂變出三個(gè)同步脈沖序列的分相單元4，用于將三個(gè)同步脈沖序列隔離控制開(kāi)關(guān)S1、S2、S3門極的開(kāi)關(guān)隔離驅(qū)動(dòng)單元5；所述的續(xù)流控制電路包括用于將脈沖信號(hào)產(chǎn)生器2發(fā)出的一組脈沖延時(shí)反相的邏輯電路3，用于將已延時(shí)反相后的一組脈沖隔離控制續(xù)流開(kāi)關(guān)S4門極的續(xù)流隔離驅(qū)動(dòng)單元6。
由于本實(shí)用新型能提供高正弦度包絡(luò)的電壓、電流供電，向電網(wǎng)吸取的電流也具有高正弦度包絡(luò)特征，故對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功沖擊和諧波污染小；由于本實(shí)用新型是用較簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)限流和調(diào)壓的自動(dòng)切換，具有傻瓜式操作功能，故電路簡(jiǎn)單，操作方便。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的電路方框圖。
圖2是軟啟動(dòng)電壓調(diào)節(jié)單元控制脈沖信號(hào)產(chǎn)生器的電路圖。
當(dāng)三相市電接圖1的R、S、T端時(shí)，脈沖信號(hào)產(chǎn)生器2產(chǎn)生一組高頻同步脈沖序列，經(jīng)分相單元4裂變出三個(gè)同步脈沖序列，經(jīng)開(kāi)關(guān)隔離驅(qū)動(dòng)單元5，控制開(kāi)關(guān)S1、S2、S3的門極，但開(kāi)關(guān)的開(kāi)通與否還同時(shí)取決于R、S、T端是否處于相對(duì)高的電平。例如電網(wǎng)線電壓VRS為正半周，存在開(kāi)關(guān)S1反復(fù)通斷，而開(kāi)關(guān)S2為斷態(tài)的邏輯搭配關(guān)系；這樣，脈沖電流由R端出發(fā)，通過(guò)開(kāi)關(guān)S1流過(guò)三角形對(duì)稱接法的uv繞組，再經(jīng)反并聯(lián)二極管D2返回S端，可在負(fù)載uv端得到正半周包絡(luò)為正弦的電壓波形，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率高于音頻時(shí)，無(wú)音頻噪音。線電壓VRS為負(fù)半周時(shí)，電流流向應(yīng)為由S端出發(fā)，經(jīng)開(kāi)關(guān)S2、繞組vu、二極管D1回R端，負(fù)載uv端得到負(fù)半周包絡(luò)為正弦的電壓波形。另兩線電壓VST、VTR的情況可類推。另外脈沖信號(hào)產(chǎn)生器2發(fā)出的一組脈沖通過(guò)邏輯電路3延時(shí)反相，在開(kāi)關(guān)S1、S2、S3處于斷態(tài)時(shí)，經(jīng)續(xù)流隔離驅(qū)動(dòng)單元6開(kāi)通續(xù)流開(kāi)關(guān)S4，使電機(jī)繞組上的能量經(jīng)續(xù)流橋釋放；其續(xù)流通路為任意一相電機(jī)繞組上負(fù)載電流通過(guò)二極管Da-D′c橋中的一對(duì)整流后，經(jīng)續(xù)流開(kāi)關(guān)S4再回到繞組的另一端，此過(guò)程在開(kāi)關(guān)S1、S2、S3中任一開(kāi)關(guān)開(kāi)通前結(jié)束。改變脈沖信號(hào)產(chǎn)生器2發(fā)出的脈沖序列的占空比或頻率均可改變調(diào)壓器輸出電壓的大小。
本實(shí)用新型的軟啟動(dòng)電壓調(diào)節(jié)單元1控制脈沖信號(hào)產(chǎn)生器2的情況可由附圖2加以說(shuō)明，其中脈沖信號(hào)發(fā)生器2由555芯片構(gòu)成，軟啟動(dòng)電壓調(diào)節(jié)單元1由充電回路二極管Dch、放電回路二極管Dre、電阻R、電容C、電位器W1(被動(dòng)點(diǎn)分割為RW1、RW2)構(gòu)成。調(diào)節(jié)W1相當(dāng)于改變送進(jìn)555芯片的三角波的充放電時(shí)間常數(shù)，從而改變脈沖信號(hào)的占空比，達(dá)到調(diào)壓的目的。軟啟動(dòng)電壓調(diào)節(jié)單元1的輔助電路由插入放電回路的場(chǎng)效應(yīng)管T及其并聯(lián)電阻RT和接場(chǎng)效應(yīng)管門極的啟動(dòng)控制單元8所組成。當(dāng)電位器W1置于某值，相當(dāng)于設(shè)定一個(gè)期望電壓穩(wěn)態(tài)運(yùn)行值。電源給電瞬間，場(chǎng)效應(yīng)管T處于斷態(tài)，放電時(shí)間常數(shù)為(RT+RW2)C，決定了脈沖序列的初始頻率和脈寬，是較低的下限頻率和下限脈寬，使調(diào)壓器的初始電壓處于較小值(例如對(duì)應(yīng)1/2額定電壓或更小)。通電O+時(shí)刻，啟動(dòng)控制單元8使場(chǎng)效應(yīng)管T的門源電壓從設(shè)定的閥值電壓直接進(jìn)入開(kāi)通后的可變電阻區(qū)，因此場(chǎng)效應(yīng)管T跨越了門源電壓4V左右的死區(qū)，使漏源電壓VT從并聯(lián)電阻RT上的初始電壓VRT(與場(chǎng)效應(yīng)管T的漏源電壓VT相等)逐步降至T管的飽和壓降，也即T管的通態(tài)電阻最小值(遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于RT)，相當(dāng)于將并聯(lián)電阻RT切除。由于在此過(guò)程中，啟動(dòng)控制單元8向T管提供了由小到大的門源電壓，使放電回路的時(shí)間常數(shù)由(RT+RW2)C逐步變成RW2-C，從而可以從555芯片的輸出端得到頻率由低至高，脈寬由小到大的控制脈沖序列，使調(diào)壓器可完成從低限電壓設(shè)定值至高限電壓設(shè)定值的調(diào)壓軟啟動(dòng)過(guò)程，避免了高壓直接啟動(dòng)的電流沖擊。啟動(dòng)過(guò)程完成后，電位器W1可作為調(diào)壓旋鈕完成手動(dòng)調(diào)壓過(guò)程，將調(diào)壓器置于所需要的穩(wěn)態(tài)工作電壓。
按上述電路構(gòu)成的調(diào)壓器在5.5KW泵的重載實(shí)驗(yàn)中效果良好。理論與實(shí)驗(yàn)證明，該調(diào)壓器與電磁調(diào)壓器相比，減少重量體積不止10倍，與晶閘管調(diào)壓器或軟啟動(dòng)器相比，不構(gòu)成對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。用于風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)電調(diào)速時(shí)，比同容量變頻器節(jié)約制造成本四分之一；還因是交流變交流的直接變換，去掉了低壽的大電解濾波電容，可靠性和壽命均高于變頻器；由于功率器件數(shù)少于變頻器，且送進(jìn)電機(jī)的是包絡(luò)正弦波，減少了功率器件總的靜、動(dòng)態(tài)損耗和電機(jī)的損耗，這就抵償了調(diào)壓調(diào)速滑差損耗的部分，可視該型斬波調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)與變頻調(diào)速系統(tǒng)的總損耗持平。
權(quán)利要求1.一種高正弦度三相交流斬波調(diào)壓器，包括主電路和控制電路，其特征在于所述的主電路包括含有封裝在模塊內(nèi)反并聯(lián)二極管(D1、D2、D3)的功率開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3)，續(xù)流橋(Da、Db、Dc、D′a、D′b、D′c)，含有封裝在模塊內(nèi)反并聯(lián)二極管(D4)的續(xù)流開(kāi)關(guān)(S4)；所述的控制電路包括主控制電路和續(xù)流控制電路；所述的主控制電路包括按下述順序串聯(lián)的用于軟啟動(dòng)調(diào)節(jié)的電壓調(diào)節(jié)單元(1)，用于產(chǎn)生一組高頻同步脈沖序列的脈沖信號(hào)產(chǎn)生器(2)，用于通過(guò)一組高頻同步脈沖序列裂變出三個(gè)同步脈沖序列的分相單元(4)，用于將三個(gè)同步脈沖序列隔離控制開(kāi)關(guān)(S1、S2、S3)門極的開(kāi)關(guān)隔離驅(qū)動(dòng)單元(5)；所述的續(xù)流控制電路包括用于將脈沖信號(hào)產(chǎn)生器(2)發(fā)出的一組脈沖延時(shí)反相的邏輯電路(3)，用于將已延時(shí)反相后的一組脈沖隔離控制續(xù)流開(kāi)關(guān)(S4)門極的續(xù)流隔離驅(qū)動(dòng)單元(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高正弦度三相交流斬波調(diào)壓器，其特征在于所述的脈沖信號(hào)產(chǎn)生器(2)由555芯片構(gòu)成，用于產(chǎn)生一組高頻同步脈沖序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高正弦度三相交流斬波調(diào)壓器，其特征在于所述的軟啟動(dòng)電壓調(diào)節(jié)單元(1)是在基本電路中插入了輔助電路，所述的基本電路包括充電回路二極管(Dch)，放電回路二極管(Dre)，電阻(R)，電容(C)，被動(dòng)點(diǎn)分割為電阻(Rw1)與電阻(Rw2)的電位器(W1)；所述輔助電路包括插入放電回路的場(chǎng)效應(yīng)管(T)，并聯(lián)電阻(RT)，接場(chǎng)效管門極的啟動(dòng)控制單元(8)。
專利摘要一種高正弦度三相交流斬波調(diào)壓器,由三個(gè)功率開(kāi)關(guān)、一個(gè)續(xù)流開(kāi)關(guān)和一個(gè)續(xù)流橋構(gòu)成主電路。由脈沖信號(hào)產(chǎn)生器提供三個(gè)功率開(kāi)關(guān)的控制脈沖,并通過(guò)邏輯反相后,提供續(xù)流開(kāi)關(guān)的控制脈沖,調(diào)整軟啟動(dòng)電壓調(diào)節(jié)單元的電位器可以輸出電壓穩(wěn)態(tài)值。該輸出電壓和吸取電網(wǎng)的電流均是具有正弦包絡(luò)的高頻脈沖序列;本實(shí)用新型對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功沖擊和諧波污染小,效率高;用于替代電磁調(diào)壓器、晶閘管調(diào)壓器、Y/Δ起動(dòng)器等,也可用于風(fēng)機(jī)、泵類的節(jié)電調(diào)速。
文檔編號(hào)H02M5/02GK2434821SQ00221159
公開(kāi)日2001年6月13日 申請(qǐng)日期2000年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月26日
發(fā)明者許海斌, 周謙之 申請(qǐng)人:華東冶金學(xué)院, 馬鞍山市華寶電氣公司