交流电子变压器或调压器制造技术

本发明专利技术披露的交流电子变压器、调压器，是一种输入、输出均为交流电的电子装置，通过不经整流器直接将工频转变为中频的斩波器，以高频变压器代替工频变压器缩减装置重量、提高效率，采用斩波器的PWM调节实现无触点调压稳压功能，通过以功率桥式双稳电路构成的换向器，将2倍工频半波换向恢复交流正弦波形输出，本装置电压调节精度高，电压可带负载连续调节，装置重量、体积小于传统电气变压器。体积小于传统电气变压器。体积小于传统电气变压器。

【技术实现步骤摘要】
交流电子变压器或调压器


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体地说，是提出一种主要用电子电路实现的交流输出入变压器、调压器或稳压器功能的装置，即交流输入、交流输出的基本型装置及其实施方法和控制调节原理。

技术介绍

[0002]在电气领域中，经常需要一种电压稳定的交流电源。由于公共电网中接入变化无常的众多负载，所以供电负荷的随机性大、电压波动剧烈，影响到连接到电网的所有负载的稳定工作，特别是对于需精确测量设备的性能参数的场合，需要为这些设备的供电提供具有精准调压和稳压的交流电源装置。
[0003]为了获得稳定的交流电压，现有的交流调压器或稳压器，或者是采用改变变压器抽头的机械式调压、继电器调压，或者是采用电机驱动的感应调压器调压，或者是采用饱和电抗器调压，或者采用电动/发电机组稳压等传统模式，其调节精度、响应速度都远不能达到标准交流电源的要求，有待于价廉物美的新一代交流变压调压稳压器装置的出现。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是通过技术创新，构筑一种由电子控制调节的交流调压器或稳压器装置。本专利技术的交流调压器或稳压器装置，是这样构思的，摒弃采用变压器抽头调节电压的最传统方式，因为其精准的交流电压往往精确到变压器绕组每匝的十分之一甚至万分之一的精度，不可能有那么多的变压器抽头。而采用电子脉宽调压才可能实现高精度高稳定度的连续交流电压调节。
[0005]而且，通过变压器抽头调压在切换抽头过程中很难维持负载电流的稳定，无法实现有载调压。
[0006]除了调压精度外，电子调压的速度可能比电磁调节快1～2个数量级，而比机械调节的速度更可能快到3个数量级以上。
[0007]另外，传统变压器工作在频率很低的工频范围，感应电压小，需要有大得多的铁芯、绕组体积和重量配合，使用经济性差。据此，需要将变压器的执行调节控制的载体频率从50Hz或60Hz的工频升高至kHz级甚至高过几十kHz的中频，以取代体积重量都特别大的传统磁路的工频变压器。
[0008]本专利技术的实施方法，其特征是，输入交流电不经整流器直接被斩波成中频交流电；所述中频交流电经过高频变压器实现电压变换；然后将中频交流电整流、滤波成单向交流2倍工频半波；最后通过换向器将交流2倍工频半波变换为工频交流正弦波电压；采用脉宽调制PWM对斩波器脉宽进行精密调节，以获得精准调压或稳压的交流电压输出，以实现交流电子变压。
[0009]也就是说，首先取消整流器，而采用斩波技术将工频交流电直接升频为中频交流电压，采用中频变压器代替工频变压器，实现电压变换和输入输出间的电隔离，变压和调压
由脉宽控制所实现。
[0010]一种交流电子变压器或调压器装置，其特征是，装置依次由斩波器(1)、高频变压器(2)、高频整流器(3)、换向器(4)顺序连接，以及滤波器和控制器(5)构成；
[0011]所述斩波器(1)采用2个逆导型开关管串联连接，无需整流器直接将工频交流电斩波成为中频交流电，并且通过脉宽调制PWM调节斩波脉宽，以调节输出交流电压的幅值；
[0012]所述高频变压器(2)用于对装置的输入端和输出端作电气隔离，也可改变或不改变斩波后的高频变压器电压匝比；
[0013]所述高频整流器(3)用于将斩波后经高频变压器次级输出的中频电流整流成2倍工频电压，即相当于经过整流后的半波波形电压；
[0014]所述换向器(4)采用功率桥式双稳电路，用于将2倍工频半波波形中的一半波形换向改变成正向波形，一半波形改变成负向波形，以恢复交流正弦波形的工频电压；
[0015]所述控制器(5)用于控制斩波管开关频率、开启脉冲的宽度、反馈信号、触发信号、运算处理、保护、监控显示功能；
[0016]所述滤波器用于滤除各级电压中的高次谐波、中频整流后纹波、输出工频中的谐波、开关管中的尖峰脉冲、并将脉冲中频电流过滤成2倍工频半波波形，以及提供工频无功分量。
[0017]通过以上功能器件，就能改变交流电压，首先实现传统变压器功能而输出交流电压。或者将不稳定的输入交流电改变为稳定的交流电，也能改变输入交流电的幅值，即变压调压稳压功能。不管是升压或降压都可以随时在现场带负载的情况下，无触点按需连续调节确定输出交流电压值，也能在不间断的连续供电过程中，获得快速调节响应和高精度电压调节。相比其他交流电调压装置，更能以比传统工频变压器较轻的装置重量获得较高的设备能源效率和经济性。
附图说明
[0018]图1、本专利技术装置的基本原理框图和电压波形图。
[0019]图例说明：
[0020]1.斩波器
[0021]2.高频变压器
[0022]3.高频整流器
[0023]4.换向器
[0024]5.控制器
[0025]图2、本专利技术的基本斩波器结构简图。
[0026]图例说明：
[0027]D1、D2.高频二极管或快恢复二极管
[0028]M1、M2.全控型开关管
[0029]T1.高频变压器
[0030]图3、本专利技术的高频变压器、高频整流器和高频滤波器的连接线路图。
[0031]图例说明：
[0032]C1、C2.高频电容器
[0033]D3、D4.高频整流二极管
[0034]L1、L2.电感器
[0035]B、D.变压、整流、滤波后的半波电压输出端子
[0036]图4、本专利技术的采用晶体管的换向器原理简图。
[0037]图例说明：
[0038]6.双稳态触发器
[0039]C3.滤波和储能电容器
[0040]L3.滤波和储能电感器
[0041]R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10.电阻器
[0042]Tr1、Tr2.PNP晶体管
[0043]Tr3、Tr4.NPN晶体管
[0044]A、C.工频交流输出端
[0045]图5、采用单独晶体管构成的不同极性的达灵顿大功率晶体管示意图。
[0046]图例说明：
[0047]Tr5、Tr6.NPN功率晶体管
[0048]图6、以达灵顿功率晶体管构成的大功率换向器电路简图。
[0049]图例说明：
[0050]R11、R12、R13、R14.电阻器
[0051]Tr7、Tr8.NPN功率晶体管
具体实施方式
[0052]电子变压器已经是一种成熟技术和广泛应用的电子产品。但是目前市场上所称的电子变压器，例如手机充电器、直流稳压电源等电子产品，主要应用于交流输入和直流输出的变换，改变的仅仅是电压和电制，目的是消除了工频铁心绕组变压器的大重量体积，这些所称传统电子变压器无法实现传统变压器的交流输入、交流输出的功能。
[0053]而本专利技术的电子变压器执行的是交流输入、交流输出的功能，所以是一种能全面替代传统变压器的新电子变压器产品。
[0054]根据
技术实现思路
，图1所示为本专利技术装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流电子变压器的实施方法，其特征是，输入交流电不经整流器直接被斩波成中频交流电；所述中频交流电经过高频变压器实现电压变换；然后将中频交流电整流、滤波成单向交流2倍工频半波；最后通过换向器将交流2倍工频半波变换为工频交流正弦波电压；采用脉宽调制PWM对斩波器脉宽进行精密调节，以获得精准调压或稳压的交流电压输出，以实现交流电子变压。2.一种交流电子变压器或调压器装置，其特征是，装置依次由斩波器(1)、高频变压器(2)、高频整流器(3)、换向器(4)顺序连接，以及控制器(5)和滤波器构成；所述斩波器(1)采用2个逆导型开关管，无需整流器直接将工频交流电斩波成为中频交流电，并且通过脉宽调制PWM调节斩波脉宽，以调节输出交流电压的幅值；所述高频变压器(2)用于对装置的输入端和输出端作电气隔离，也可改变或不改变斩波后的高频变压器电压匝比；所述高频整流器(3)用于将斩波后经高频变压器次级输出的中频电流整流成2倍工频电压，即相当于经过整流后的半波波形电压；所述换向器(4)采用功率桥式双稳电路，用于将2倍工频半波波形中的一半波形换向改变成正向波形，一半波形改变成负向波形，以恢复交流正弦波形的工频电压；所述控制器(5)用于控制斩波管开关频率、开启脉冲的宽度、反馈信号、触发信号、运算处理、保护、监控显示功能；所述滤波器用于滤除各级电压中的高次谐波、中频整流后纹波、输出工频中的谐波、开关管中的尖峰脉冲、并将脉冲中频电流过滤成2倍工频半波波形，以及提供工频无功分量。3.根据权利要求2所述的交流电子变压器或调压器装置，其特征是，斩波器中的二个斩波管M1、M2为场效应三极管，M1、M2的源极和漏极间分别并联一逆导型二极管，然后与高频变压器T1的初级线圈串联连接，三者构成斩波器的主电路，或M1、M2直接采用逆导型开关管。4.根据权利要求3所述的交流电子变压器或调压器装置，其特征是，斩波器的中频斩波选择在几kHz至几十kHz的频率范围内；高频变压器的铁芯为高频软磁材料的盒式、环形或E形磁体；绕组导线采用圆形、椭圆形、矩形或长方形铜线，或者多股绝缘铜线、银线或铝线，以降低高频集肤效应，提高电能传输效率减少电能传输损耗。5.根据权利要求2所述的交流电子变压器或调压器装置，其特征是，换向器是一种功率桥式双稳电路，桥路的二个输入接点为B和D，另二个输出接点为A和C，输入和输出端点之间由串联在其间的一定极性的开关管组成桥臂；与B端连接的开关管为PNP极性，而与D端连接的开关管为NPN极性；在连接到A端侧桥臂的二个开关管上的控制极，通过合适电阻器接到C端，而连接到C端侧桥臂的二个开关管上的控制极，通过合适电阻器接到A端，控制端交叉连接将加速换向并稳定连接。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：於岳亮，於璐，於宙，
申请(专利权)人：上海稳得新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：