一種智能調(diào)壓穩(wěn)壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，連接于交流電源和負(fù)載之間，包括補(bǔ)償變壓器、交流斬波器、電感、第一電容、電壓整流檢測(cè)器、比較器、三角波發(fā)生器、第一整流二極管、第二整流二極管、第一放大器、第二放大器和狀態(tài)切換觸發(fā)器，所述補(bǔ)償變壓器的次級(jí)串聯(lián)在所述交流電源和負(fù)載之間，所述補(bǔ)償變壓器的初級(jí)的輸入端和輸出端分別與所述交流斬波器相連；所述交流斬波器接入所述交流電源和負(fù)載之間的火線和零線上；所述電感串聯(lián)在所述補(bǔ)償變壓器的次級(jí)和負(fù)載之間。本發(fā)明的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，使用交流斬波器直接控制補(bǔ)償電壓，具有無(wú)電火花產(chǎn)生，快速響應(yīng)，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電壓，穩(wěn)壓精度高的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種智能調(diào)壓穩(wěn)壓器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，屬于電力低壓配網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電能是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)保證，近年來電力用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高，而用戶端大量非線性負(fù)荷的應(yīng)用也成為電網(wǎng)電能質(zhì)量惡化的重要因素，從小容量的家用電器到大容量的工業(yè)交直流變換裝置，都會(huì)引起電網(wǎng)電流、電壓波形畸變和功率因數(shù)下降，可以說用戶負(fù)荷正成為電網(wǎng)無(wú)功及諧波污染問題的主要來源。而電網(wǎng)無(wú)功及諧波污染會(huì)造成電網(wǎng)很大的設(shè)備和線路損耗，造成能源浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大影響
[0003]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各種電器的使用，居民用電負(fù)荷大增，而民用電使用的均為單相系統(tǒng)，所以配電系統(tǒng)三相負(fù)載不平衡現(xiàn)象就很突出也很嚴(yán)重，而這不僅增加線路損耗和配變損耗，還會(huì)造成線路三相電壓的不平衡，對(duì)電能質(zhì)量和供電質(zhì)量有著嚴(yán)重的影響，同時(shí)也會(huì)加快配變的老化，減少配變的出力情況?，F(xiàn)有負(fù)載均衡裝置都是基于傳統(tǒng)的復(fù)合開關(guān)投切電感電容的方式，使用效果不好，并且很不靈活，根本不能達(dá)到所希望的控制效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供種一種智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，使用交流斬波器直接控制補(bǔ)償電壓，具有無(wú)電火花產(chǎn)生，快速響應(yīng)，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電壓，穩(wěn)壓精度高的特點(diǎn)。
[0005]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:
[0006]—種智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，連接于交流電源和負(fù)載之間，包括補(bǔ)償變壓器、交流斬波器、電感、第一電容、電壓整流檢測(cè)器、比較器、三角波發(fā)生器、第一整流二極管、第二整流二極管、第一放大器、第二放大器和狀態(tài)切換觸發(fā)器，所述補(bǔ)償變壓器的次級(jí)串聯(lián)在所述交流電源和負(fù)載之間，所述補(bǔ)償變壓器的初級(jí)的輸入端和輸出端分別與所述交流斬波器相連；
[0007]所述交流斬波器接入所述交流電源和負(fù)載之間的火線和零線上；
[0008]所述電感串聯(lián)在所述補(bǔ)償變壓器的次級(jí)和負(fù)載之間；
[0009]所述第一電容跨接在所述交流電源和負(fù)載之間的火線和零線之間，且第一電容的與所述火線相連的一端與所述電感和負(fù)載的相接端相連；
[0010]所述電壓整流檢測(cè)器的輸入端接入所述交流電源和負(fù)載之間的火線和零線上，且與所述電感和所述補(bǔ)償變壓器的次級(jí)的相接端以及所述電感和所述第一電容的相接端相連，所述電壓整流檢測(cè)器的輸出端與所述比較器的輸入端相連；
[0011]所述比較器的輸出端分別與所述第一整流二極管的正極和所述第二整流二極管的負(fù)極相連，所述第一整流二極管的負(fù)極與所述第一放大器的輸入端的正極相連，所述第二整流二極管的正極與所述第二放大器的輸入端的正極相連，所述第一放大器的輸入端的負(fù)極和所述第二放大器的輸入端的負(fù)極相接后與所述三角波發(fā)生器相連，所述第一放大器的輸出端通過第三整流二極管與所述狀態(tài)切換觸發(fā)器的輸入端相連，所述第二放大器的輸出端通過第四整流二極管與所述狀態(tài)切換觸發(fā)器的輸入端相連；
[0012]所述狀態(tài)切換觸發(fā)器的輸出端與所述交流斬波器相連。
[0013]上述的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，其中，所述交流斬波器包括四個(gè)開關(guān)管、四個(gè)二極管和一個(gè)第二電容；
[0014]所述四個(gè)開關(guān)管中，兩個(gè)所述開關(guān)管同向串聯(lián)組成第一橋臂，另外兩個(gè)所述開關(guān)管同向串聯(lián)組成第二橋臂；
[0015]所述四個(gè)二極管中，兩個(gè)所述二極管同向串聯(lián)組成第三橋臂，另外兩個(gè)所述二極管同向串聯(lián)組成第四橋臂；
[0016]所述第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂和第二電容相互并聯(lián)；
[0017]所述第一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管的串聯(lián)中間連接點(diǎn)為第一橋臂的輸出端，所述第二橋臂的兩個(gè)開關(guān)管的串聯(lián)中間連接點(diǎn)為第二橋臂的輸出端，所述第一橋臂的輸出端和第二橋臂的輸出端一一對(duì)應(yīng)地與所述補(bǔ)償變壓器的初級(jí)的輸入端和輸出端相連；
[0018]所述第三橋臂的兩個(gè)二級(jí)管的串聯(lián)中間連接點(diǎn)為第三橋臂的輸出端，所述第四橋臂的兩個(gè)二極管的串聯(lián)中間連接點(diǎn)為第四橋臂的輸出端，所述第三橋臂的輸出端和第四橋臂的輸出端一一對(duì)應(yīng)地連接在所述交流電源和負(fù)載之間的火線和零線上。
[0019]上述的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器中，所述開關(guān)管為帶反并聯(lián)二極管的I GBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，包括補(bǔ)償變壓器和交流斬波器，當(dāng)輸入電壓改變時(shí)，通過調(diào)節(jié)交流斬波器的輸出電壓，從而改變補(bǔ)償變壓器輸出補(bǔ)償電壓，使輸出電壓保持穩(wěn)定，使用交流斬波器直接控制補(bǔ)償電壓，具有無(wú)電火花產(chǎn)生，快速響應(yīng)，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電壓，穩(wěn)壓精度高的特點(diǎn)，本發(fā)明的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器可以根據(jù)用戶設(shè)置的參考電壓，連續(xù)自動(dòng)的對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，為負(fù)荷側(cè)提供穩(wěn)定的電壓輸入。交流斬波器的I GBT具有快速響應(yīng)、連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電壓的特點(diǎn)，能夠在幾十毫秒內(nèi)完成電壓幅值的調(diào)節(jié)補(bǔ)償，在輸入電壓快速升高或下降時(shí)，能夠迅速穩(wěn)定輸出電壓，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械式穩(wěn)壓器和無(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償式穩(wěn)壓器具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器的電氣原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)其【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)地說明:
[0023]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，連接于交流電源20和負(fù)載30之間，包括補(bǔ)償變壓器T、交流斬波器1、電感L、第一電容Cl、電壓整流檢測(cè)器2、比較器3、三角波發(fā)生器4、第一整流二極管B1、第二整流二極管B2、第一放大器U1、第二放大器U2和狀態(tài)切換觸發(fā)器5o
[0024]交流斬波器I包括四個(gè)開關(guān)管V1-V4、四個(gè)二極管VD1-VD 4和一個(gè)第二電容C2 ;四個(gè)開關(guān)管V 4中，兩個(gè)開關(guān)管V卩^同向串聯(lián)組成第一橋臂，另外兩個(gè)開關(guān)管V 3、1同向串聯(lián)組成第二橋臂；四個(gè)二極管VDi?VD4*，兩個(gè)二極管VDp VD2同向串聯(lián)組成第三橋臂，另外兩個(gè)二極管VD3、乂仏同向串聯(lián)組成第四橋臂；第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂和第二電容C2相互并聯(lián)；第一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管1、V2的串聯(lián)中間連接點(diǎn)a為第一橋臂的輸出端，第二橋臂的兩個(gè)開關(guān)管V3、V4的串聯(lián)中間連接點(diǎn)b為第二橋臂的輸出端，第三橋臂的兩個(gè)二級(jí)管VDpVD2的串聯(lián)中間連接點(diǎn)c為第三橋臂的輸出端，第四橋臂的兩個(gè)二極管VD3、VD4的串聯(lián)中間連接點(diǎn)η為第四橋臂的輸出端。
[0025]補(bǔ)償變壓器T的次級(jí)串聯(lián)在交流電源20和負(fù)載30之間，補(bǔ)償變壓器的初級(jí)的輸入端和輸出端--對(duì)應(yīng)地與交流斬波器I的第一橋臂的輸出端a和第二橋臂的輸出端b相連；交流斬波器I的第三橋臂的輸出端c和第四橋臂的輸出端η —一對(duì)應(yīng)地連接在交流電源20和負(fù)載30之間的火線和零線上。
[0026]電感L串聯(lián)在補(bǔ)償變壓器T的次級(jí)和負(fù)載30之間；第一電容Cl跨接在交流電源20和負(fù)載30之間的火線和零線之間，且第一電容Cl的與火線相連的一端與電感L和負(fù)載30的相接端相連。
[0027]電壓整流檢測(cè)器2的輸入端接入交流電源20和負(fù)載30之間的火線和零線上，且與電感L和補(bǔ)償變壓器T的次級(jí)的相接端以及電感L和第一電容Cl的相接端相連，電壓整流檢測(cè)器2的輸出端與比較器3的輸入端相連；比較器3的輸出端分別與第一整流二極管B1的正極和第二整流二極管B 2的負(fù)極相連，第一整流二極管B:的負(fù)極與第一放大器Ul的輸入端的正極相連，第二整流二極管B2的正極與第二放大器U2的輸入端的正極相連，第一放大器Ul的輸入端的負(fù)極和第二放大器U2的輸入端的負(fù)極相接后與三角波發(fā)生器4相連，第一放大器Ul的輸出端通過第三整流二極管B3與狀態(tài)切換觸發(fā)器5的輸入端相連，第二放大器U2的輸出端通過第四整流二極管B4與狀態(tài)切換觸發(fā)器5的輸入端相連；狀態(tài)切換觸發(fā)器5的輸出端與交流斬波器I相連。
[0028]優(yōu)選地，交流斬波器I的四個(gè)開關(guān)管V 4均選用帶反并聯(lián)二極管的I GBT。智能調(diào)壓穩(wěn)壓器經(jīng)交流斬波器I的I GBT開關(guān)管的通斷控制后，輸出的是電壓量，需經(jīng)過電感后變?yōu)殡娏髁?，?duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0029]本發(fā)明的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器工作原理是:電壓整流檢測(cè)器2檢測(cè)負(fù)載電路上的電壓信號(hào)，并把檢測(cè)到的電壓信號(hào)傳給比較器3 ;比較器3對(duì)接收的電壓信號(hào)進(jìn)行比較計(jì)算，得到需要補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)，并把需要補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)通過第一整流二極管B1、第二整流二極管B2、第一放大器Ul和第二放大器U2輸送至三角波發(fā)生器4 ;三角波發(fā)生器4根據(jù)接收的需要補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)產(chǎn)生EPffM脈沖信號(hào)，并把EPffM脈沖信號(hào)發(fā)送給第一放大器Ul和第二放大器U2 ;第一放大器Ul和第二放大器U2將EPffM脈沖信號(hào)放大后，一一對(duì)應(yīng)地通過第三整流二極管B3和第四整流二極管B 4輸送至狀態(tài)切換觸發(fā)器5 ;狀態(tài)切換觸發(fā)器5根據(jù)接收的經(jīng)過放大的EPffM脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)交流斬波器I的四個(gè)I GBT開關(guān)管 V 4的開通與關(guān)斷，調(diào)節(jié)交流斬波器I的輸出電壓，從而改變補(bǔ)償變壓器T輸出補(bǔ)償電壓，該補(bǔ)償電壓經(jīng)過電感L后變?yōu)殡娏?，?duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0030]綜上所述，本發(fā)明的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器使用交流斬波器I直接控制補(bǔ)償電壓，具有無(wú)電火花產(chǎn)生，快速響應(yīng)，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電壓，穩(wěn)壓精度高的特點(diǎn)，本發(fā)明的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器可以根據(jù)用戶設(shè)置的參考電壓，連續(xù)自動(dòng)的對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，為負(fù)載側(cè)提供穩(wěn)定的電壓輸入。交流斬波器I的I GBT開關(guān)管具有快速響應(yīng)、連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電壓的特點(diǎn)，能夠在幾十毫秒內(nèi)完成電壓幅值的調(diào)節(jié)補(bǔ)償，在輸入電壓快速升高或下降時(shí)，能夠迅速穩(wěn)定輸出電壓，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械式穩(wěn)壓器和無(wú)觸點(diǎn)補(bǔ)償式穩(wěn)壓器具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
[0031]以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，連接于交流電源和負(fù)載之間，包括補(bǔ)償變壓器、交流斬波器、電感、第一電容、電壓整流檢測(cè)器、比較器、三角波發(fā)生器、第一整流二極管、第二整流二極管、第一放大器、第二放大器和狀態(tài)切換觸發(fā)器，其特征在于，所述補(bǔ)償變壓器的次級(jí)串聯(lián)在所述交流電源和負(fù)載之間，所述補(bǔ)償變壓器的初級(jí)的輸入端和輸出端分別與所述交流斬波器相連； 所述交流斬波器接入所述交流電源和負(fù)載之間的火線和零線上； 所述電感串聯(lián)在所述補(bǔ)償變壓器的次級(jí)和負(fù)載之間； 所述第一電容跨接在所述交流電源和負(fù)載之間的火線和零線之間，且第一電容的與所述火線相連的一端與所述電感和負(fù)載的相接端相連； 所述電壓整流檢測(cè)器的輸入端接入所述交流電源和負(fù)載之間的火線和零線上，且與所述電感和所述補(bǔ)償變壓器的次級(jí)的相接端以及所述電感和所述第一電容的相接端相連，所述電壓整流檢測(cè)器的輸出端與所述比較器的輸入端相連； 所述比較器的輸出端分別與所述第一整流二極管的正極和所述第二整流二極管的負(fù)極相連，所述第一整流二極管的負(fù)極與所述第一放大器的輸入端的正極相連，所述第二整流二極管的正極與所述第二放大器的輸入端的正極相連，所述第一放大器的輸入端的負(fù)極和所述第二放大器的輸入端的負(fù)極相接后與所述三角波發(fā)生器相連，所述第一放大器的輸出端通過第三整流二極管與所述狀態(tài)切換觸發(fā)器的輸入端相連，所述第二放大器的輸出端通過第四整流二極管與所述狀態(tài)切換觸發(fā)器的輸入端相連； 所述狀態(tài)切換觸發(fā)器的輸出端與所述交流斬波器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，其特征在于，所述交流斬波器包括四個(gè)開關(guān)管、四個(gè)二極管和一個(gè)第二電容； 所述四個(gè)開關(guān)管中，兩個(gè)所述開關(guān)管同向串聯(lián)組成第一橋臂，另外兩個(gè)所述開關(guān)管同向串聯(lián)組成第二橋臂； 所述四個(gè)二極管中，兩個(gè)所述二極管同向串聯(lián)組成第三橋臂，另外兩個(gè)所述二極管同向串聯(lián)組成第四橋臂； 所述第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂和第二電容相互并聯(lián)； 所述第一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管的串聯(lián)中間連接點(diǎn)為第一橋臂的輸出端，所述第二橋臂的兩個(gè)開關(guān)管的串聯(lián)中間連接點(diǎn)為第二橋臂的輸出端，所述第一橋臂的輸出端和第二橋臂的輸出端 對(duì)應(yīng)地與所述補(bǔ)償變壓器的初級(jí)的輸入端和輸出端相連； 所述第三橋臂的兩個(gè)二級(jí)管的串聯(lián)中間連接點(diǎn)為第三橋臂的輸出端，所述第四橋臂的兩個(gè)二極管的串聯(lián)中間連接點(diǎn)為第四橋臂的輸出端，所述第三橋臂的輸出端和第四橋臂的輸出端一一對(duì)應(yīng)地連接在所述交流電源和負(fù)載之間的火線和零線上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能調(diào)壓穩(wěn)壓器，其特征在于，所述開關(guān)管為帶反并聯(lián)二極管的IGBT。
【文檔編號(hào)】H02M5/293GK105991039SQ201510072145
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日
【發(fā)明人】王偉峰, 陳永福, 馮文俊, 解蕾, 楊嘉俊, 廖文, 廖強(qiáng)強(qiáng), 仲雋偉
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)上海市電力公司, 上海英同電氣有限公司