專利名稱：自適應(yīng)變頻雙端開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高電壓逆變裝置，適用于礦山架線電機車的照明。
目前，礦山架線電機車照明使用的電源，一般為可控硅逆變器或仿彩電開關(guān)電源式的晶體管開關(guān)電源，這兩種裝置前一種由于體積大、重量大、故障率高已日趨被后者取代。后者體積小、重量輕，

圖1為其電路原理簡圖。由于電源繞組N1的電流流動方向是單向的，它使變壓器的磁芯總是工作在磁滯回線的一側(cè)，效率較低，此外開關(guān)管VT在關(guān)斷瞬間，其集電極要承受數(shù)倍電源電壓的尖峰電壓，為保護開關(guān)管必須增加耗能的RC尖峰電壓吸收電路，因此其整機效率較低。該機電壓適用范圍也比較窄，單機工作僅在340V以下，如果在550V等級上使用，必須雙機串聯(lián)，這就增加了成本，降低了可靠性。另一方面在井下惡劣環(huán)境下，其無故障率時間也不能令人滿意。
針對上述缺陷，本實用新型提供了一種效率高、電壓適用范圍寬、功率大、可靠性較高的礦山架線電機車照明使用的開關(guān)電源。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的。在振蕩電路中串聯(lián)兩只開關(guān)管，每個管子在工作中只承受二分之一電源電壓。兩只開關(guān)管還并聯(lián)有一對電流擴大管，這樣不僅可提高整機的輸出功率，同時也降低了開關(guān)管關(guān)斷瞬間產(chǎn)生的數(shù)值很高的反峰壓對開關(guān)管可能造成的傷害。變壓器部分的負載繞組、電源繞組及反饋繞組由里向外繞在同一磁芯上。電源繞組為雙線并繞的兩組線圈，用一只切換開關(guān)可以方便地實現(xiàn)250V／550V兩擋切換。
由于采用上述方案，每只開關(guān)管只承受二分之一電源電壓，本實用新型電源電壓適用范圍可擴展至550V，同時由于變壓器的電源繞組電流方向是雙向的，使磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)，提高了效率；負載繞組、電源繞組、反饋繞組繞在同一磁芯上，不僅能實現(xiàn)同彩電開關(guān)電源一樣的負載短路停振保護功能，而且可以自動調(diào)整回路中單位時間的換能次數(shù)(也就是頻率的改變)，以適應(yīng)負載的變化，這樣可使整機效率提高到90％以上。另一方面，由于開關(guān)管并聯(lián)了電流擴大管，其承受的關(guān)斷瞬間尖峰電壓要小得多，從而降低了故障率，同時，輸出功率也相應(yīng)擴大，并省卻了RC尖峰電壓吸收電路。
圖1為仿彩電開關(guān)電源式晶體管開關(guān)電源簡化電路原理圖。
圖2為本實用新型實施例的電路原理圖。
下面結(jié)合圖2對本實用新型作進一步說明。
圖中L為普通互感雙向濾波器，它與電容C5、C6、C7配合濾除電網(wǎng)上的尖峰電壓和干擾，同時也濾除電源工作時對電網(wǎng)的污染。電源端串入的R0為數(shù)值不大的PTC元件，發(fā)熱時阻值迅速變大，起過流保護作用。C3、C4為耐壓值在400V以上的電解電容，它既是電源濾波電容，又是開關(guān)振蕩管VT1、VT2的充電電容。一對帶阻尼二極管的高反壓大功率三極管VT3、VT4與VT1、VT2并聯(lián)。C1、C2為振蕩回路電容，R1、R2、R3、R4為限流電阻，變壓器T有四個繞組電源繞組N1、振蕩反饋繞組N2、N3和負載繞組N4。啟動過程如下當電源K1接通后通過互感濾波器L向C3、C4充電，同時通過啟動電阻R5為VT1基極提供一個微小的基極偏流Ib1，經(jīng)過VT1放大后產(chǎn)生一個較大的集電極流IC1，電流的流動方向為直流電源→VT1→變壓器N1繞組同名端→C4到地，由于N1、N2和N3的相位關(guān)系，這個電流將在N2同名端產(chǎn)生一個正的電壓促使VT1迅速飽和導(dǎo)通，同時在N3異名端產(chǎn)生一個負的電壓封死VT2。這個過程可以理解為C4的充電過程，VT1飽和后IC1不再增長電路就將反轉(zhuǎn)，這時N2同名端將產(chǎn)生一個負電壓使VT1退出飽和區(qū)躍變到截止區(qū)，同時N3異名端產(chǎn)生一個正的電壓使VT2由截止區(qū)躍變到飽和區(qū)。這時電流方向為直流電源→C3→N1異名端→VT2到地。這個過程可以理解為C3充電過程(也可理解為C4放電過程)，VT1、VT2交替地導(dǎo)通與截止(也就是C3、C4交替地充電與放電)，將在變壓器T的N4繞組感應(yīng)出一個較標準的方波電壓向負載供電。當負載較輕時，R1、R2兩端電壓小于0.7V，VT3和VT4不參與工作。只有當負載較重，R1、R2端電壓大于0.7V時，VT3和VT4才參與工作。另外空載時電源繞組N1呈現(xiàn)的感抗最大，振蕩頻率明顯變低，可產(chǎn)生清脆的鳴叫聲以提醒用戶的注意。選擇合適的匝比可以保證振蕩反饋電壓在額定功率范圍內(nèi)保持最佳值，使VT1、VT2可靠工作。R5、R6同是啟動電阻，去掉任意一個都可使電路正常啟動，但在負載短路保護時，全部電源電壓將加在C3或C4某一個電容上，這將有可能損壞電容(特別在550V工作時)，為了防止這種情況發(fā)生，同時設(shè)計了兩個啟動電阻，可以保證在短路保護狀態(tài)下C3和C4承受的電壓基本相等，工作過程是這樣的負載N4繞組短路后，N2、N3上的反饋電壓建立不起來，電路停振，這時R5、R6繼續(xù)分別給VT1、VT2提供偏流使VT1、VT2弱導(dǎo)通，電流方向是直流電源→VT1→VT2到地，因為R5、R6都是數(shù)值大于1兆歐的電阻，所以IC1、IC2電流并不大，功耗微乎其微。由于在選管時VT1和VT2的β值基本相等，所以Vce1與Vce2基本相等，C3與C4端電壓也基本相等。
本實施例中由于沒有穩(wěn)壓部分，電網(wǎng)電壓變化時輸出電壓略有變化，鑒于礦井大都采用分區(qū)供電，網(wǎng)絡(luò)壓降不大，所以這個問題并不突出。
權(quán)利要求1.一種適用于礦山架線電機車照明使用的自適應(yīng)變頻雙端開關(guān)電源，由普通互感雙向濾波器、開關(guān)振蕩電路和變壓器組成，其特征在于，開關(guān)振蕩電路中串聯(lián)兩個開關(guān)管，兩個開關(guān)管與一對電流擴大管相并聯(lián)，變壓器的負載繞組、電源繞組、反饋繞組由里向外依次繞制在同一磁芯上，電源繞組為雙線并繞的兩組線圈，其電流是雙向的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于電流擴大管采用帶阻尼二極管的高反壓大功率三極管。
專利摘要本實用新型屬于一種用于礦山架線電機車照明的電壓逆變裝置，由雙向互感濾波器、開關(guān)振蕩電路和變壓器組成。在開關(guān)振蕩電路中采用兩個開關(guān)管串聯(lián)，開關(guān)管還并聯(lián)有電流擴大管，變壓器的電流繞組為雙線并繞的兩組線圈，負載繞組、電源繞組、反饋繞組由里向外，依次繞制在同一磁芯上，與傳統(tǒng)的仿彩電開關(guān)式晶體管開關(guān)電源相比，具有電壓適用范圍寬、功率大、效率高、故障率低的特點。
文檔編號H05B39/00GK2158163SQ9321302
公開日1994年3月2日 申請日期1993年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月20日
發(fā)明者程長信 申請人:皖北礦務(wù)局孟莊煤礦