快速宽限净化高可靠交流稳压电源.pdf

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摘要
申请专利号:

CN91108409.6

申请日:

1991.11.04

公开号:

CN1072277A

公开日:

1993.05.19

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

G05F1/20

主分类号:

G05F1/20

申请人:

黄远义;

发明人:

黄远义

地址:

561600贵州省盘县特区文化路1号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种快速宽限净化高可靠交流稳压电源,由输入滤波器,主回路电路,双向可控硅,控制器构成,它把串联补偿稳压与并联调节稳压原理组合在一起,能在电网电压140伏—300伏范围内满载输出200伏,且在源阶跃或负载阶跃扰动时具有小的超调电压和快速的动态过渡时间,通过电子器件的冗余备份,实现了交流稳压电源的快速、宽限、净化等功能。

权利要求书

1: 一种快速宽限净化高可靠交流稳压电源,由输入滤波器,主回路电路,双向可控硅,控制器电联接构成,其特征是:通过有中心抽头的电感耦合线圈,降压电容,限流电感,升压电容,分流电感构成串联补偿稳压和并联调节稳压的复合稳压。
2: 根据权利要求1所述的快速宽限净化高可靠交流稳压电源,其特征是:电感耦合线圈的中心抽头接在输入滤波器后的高电位端,一端接降压电容,另一端接升压电容,降压电容和升压电容的另一端并接在输入滤波器后的低电位端。
3: 根据权利要求1所述的快速宽限净化高可靠交流稳压电源,其特征是:限流电感与双向可控硅串联,限流电感的另一端并接在降压电容的高电位端,双向可控硅的另一极并接到降压电容的低电位端。
4: 根据权利要求1所述的快速宽限净化高可靠交流稳压电源,其特征是:分流电感与双向可控硅串联,分流电感的另一端并接在升压电容的高电位端,双向可控硅的另一极并接到升压电容的低电位端。
5: 根据权利要求1所述的快速宽限净化高可靠交流稳压电源,其特征是:控制限流电感的双向可控硅是一支或多支串联的双向可控硅,控制分流电感的双向可控硅是一支或多支并联的双向可控硅。
6: 根据权利要求1所述的快速宽限净化高可靠交流稳压电源,其特征是:一套控制器或多套控制器控制限流电感中的一支或多支串联的双向可控硅和分流电感中一支或多支并联的双向可控硅。

说明书


本发明涉及一种工频交流稳压电源,特别是对交流稳压电源的动态响应特性和宽范围稳压特性,适用于电网电压在140伏至300伏内变化时能输出稳定的220伏电压。

    目前,已公知的稳压技术中有两种稳压原理,串联补偿原理和并联调节原理。净化电源是采用正弦能量分配器实现稳压,它属于串联补偿原理稳压。宽限净化电源采用输入谐振变换并联分流调节原理实现稳压。由于它们的稳压机制不同各有优缺点,净化电源在185伏至242伏内稳压,稳压范围较窄,且在上限电压时随着可控硅导通角的减小,其动态特性变差,特别是负载阶跃扰动时,输出电压显阻尼振荡,加长了应变时间。宽限净化电源由于采用输入谐振变换并联分流调节稳压,容易做到100伏至330伏内稳压,但是稳压范围越宽其动态响应特性也越差,特别是在下限电压时的切除负载扰动将产生大的超调电压,过渡时间很长,不适应对动特性要求较高的电子设备。

    参考资料:“电源调节器的新概念净化电源分析”张汝海    张侠华    林秀英    第八届全国电源技术年会论文集1988

    “一种新型交流电源调节器”韦志诚    现代电源交流稳压电源专辑1987.8

    “高可靠宽限净化交流稳压电源”黄远义    专利号91103305.X

    本发明的目的是提供一种能在宽范围内稳压并且具有快速的动态响应特性的交流稳压电源。

    本发明的目的是这样实现的:把串联补偿稳压和并联调节稳压原理组合成串并联复合稳压。

    由于采用了上述方案,串并联复合稳压即保存了串联补偿稳压在下限动态响应特性好、又保存了并联调节稳压在上限动态响应特性好的优点,克服了串联补偿稳压在上限动态响应特性差和并联调节稳压下限动态响应特性差的缺点,稳压范围也较宽的特点。

    以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

    图1是本发明的主回路电路工作原理图。

    图中a、b为输入端,c为共模地,d、e为输出端,v为输出电压表,k为开关,p为保险,Lo1、Lo2、Co1、Co2组成输入滤波器,L1、L2为中心抽头的耦合电感,L3为限流电感,L4为分流电感,C1为降压电容,C2为升压电容,T1、T2为双向可控硅,R1、C3、R6、C7为阻容吸收器,R2、R3、C4、R4、R5、C6为抗于扰元件,C3、L5为三次谐波滤波器,MPU为中央控制器通过引脚a1~a8与主回路相联接。

    当输入下限电压时,从MPU的引脚a6发出的触发脉冲前移到最小,a4引脚的触发脉冲后移到最大,使T1处于全开通,T2处于关断状态,流过L2地电流经L1、L2之间的互感M实现把输出电压升压,同时C2与L1、L2、L3之间所构成的等效电感形成谐振升压进一步提高了输出电压,C2还有滤除电网中高次谐波的滤波功能。

    当输入上限电压时,从a6脚发出的触发脉冲后移到最大,a4脚的触发脉冲前移,T1处于关断状态,T2处于导通状态,L1与L4构成一个电感分压器把输出降压,同时流过L2的容性电流通过互感M实现进一步降压。

    串并联复合稳压还有适应负载特性强和输入功率因数高的特点。负载为感性时通过调节减小L4的电流和增大L2的电流来补偿负载的感性电流,负载为容性时增加L4的电流和减小L2的电流来补偿负载的容性电流实现稳压。

    下限电压时通过L2的是感性电流,通过L1的是容性电流,而输入电流的无功分量正好被对消,上限时通过L2的是容性电流,通过L1的是感性电流,输入电流的无功分量也正好相消,正常输入电压时T1、T2都处于部分开通,输入的无功分量也被相消,减小了输入电流,提高了电源的输入功率因数指标。

    图2为中央控制器MPU内部结构框图。

    输入电压从引脚a2进入输入取样器,经裂相多相整流获得无时滞且平滑的前馈信号,直接作用于压控移相器和反相后作用于流控移相器,输出电压经a4到输出取样,经包络检波和低通滤波后送到比较器与基准电压相减,其误差电压经比例积分器后成为反馈通道信号,前馈信号与反馈信号共同实现对压控移相与流控移相器的控制,移相脉冲经门控电路,驱动电路后分别从引脚a6、a4输出控制T1、T2实现闭环反馈控制稳压。

    反馈环回内因有低通滤波器和比例积分器,虽然积分控制能获得精确的稳压指标,但反应速度较慢,开环的前馈因无时滞环节,能快速调节因输入电压突变所造成的输出变化,加快了源效应的动态响应速度。

    自适应器的目的是根据输入电压自动调节比例积分器的结构参数,以保证闭环控制系统在输入大范围内变化时的全局稳定性。

    图3是本发明的矢量控制原理图

    图中即有被控对象的矢量模型又有控制器的标量模型,串并联调节稳压是一个多变量交叉控制系统。

    图4是本发明的实施例图

    图中MPU1,MPU2分别控制L3中两支串联双向可控硅T1、T3和控制L4中两支并联的双向可控硅T2、T5,用T4把T1的控制信号电位移位到低电平而省去变压器或光耦隔离。

    MPU1整定在220伏,MPU2整定在222伏,正常工作时由MPU1控制T1、T2工作,T3处于先开通状态,T5处于旁待状态,输出220伏。

    当T1出现短路故障或T2出现开路故障时,输出电压自动切换为222伏,由MPU2控制T3、T5继续工作,同时经电流互感器B驱动发光二极管D发光指示出“系统已有故障备份电路已投入工作”

    这样就实现了用硬件冗余备份的方案来提高交流稳压电源的可靠性指标。

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一种快速宽限净化高可靠交流稳压电源,由输入滤波器,主回路电路,双向可控硅,控制器构成,它把串联补偿稳压与并联调节稳压原理组合在一起,能在电网电压140伏300伏范围内满载输出200伏,且在源阶跃或负载阶跃扰动时具有小的超调电压和快速的动态过渡时间,通过电子器件的冗余备份,实现了交流稳压电源的快速、宽限、净化等功能。 。

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