本发明专利技术公开了一种无电源变压器交流稳压电路，该电路主要包括开关电路、电压检测电路、整流电路、隔离驱动电路、同步控制电路、脉宽调制电路和驱动电路。该电路采用电容器储存能量，通过电压同步检测电路控制脉宽调制电路分别在交流电正负半周期内驱动两只自关断器件通和断，电压检测电路将检测到的输出电压值经光偶传给脉宽调制电路，控制输出的脉冲宽度，由驱动电路驱动自关断器件实现与交流电压波形同步的脉宽调制变换，同时将存储在电容器内的电能以电压形式与电网电压叠加，以实现输出交流电压的稳定。用该电路制成的交流稳压器可降低金属铜和硅钢片资源的消耗，减少生产产品的对环境的污染，在一定范围内可以替代现有的交流稳压电路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子技术和设备领域，尤其是利用电力电子自关断器件对交流电进行同步变换的无电源变压器交流稳压电路。
技术介绍
市电交流供电电压在供电过程中的不稳定，会对用电设备产生不良影响。特别当电压波动幅度很大时，不但会令用电设备无法正常工作，还可能造成用电设备的损坏。交流稳压器是一种能够为用电设备提供相对稳定工作电压的稳压设备，广泛地应用于工业交通、国防、铁路及科研等领域的设备中。现有的交流稳压器都是采用电源变压器经控制电路调整电压来达到稳压的目的。作为交流稳压器首要的部件的电源变压器，由于制造时需要大量铜导线和硅钢片，且在冶炼铜导线和硅钢片时要消耗大量的热能，因此必将极大地消 耗有限资源和能源；另一方面，在一定容量范围内，变压器的容量和重量成正比(伏安/公斤)，因此交流稳压器普遍存在体积大、重量大、损耗高等缺点。这些不足在目前倡导的低碳经济中显得尤为突出，所以采用技术手段在一定范围和条件下找到变压器的替代物，是当前电力电子
亟待解决的课题。
技术实现思路
针对现有交流稳压器的不足，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种无电源变压器交流稳压电路。该电路采用电容器储存能量，利用电力电子中的功率自关断器件(晶体三极管、GT0、IGBT和VM0SFET)的可关断特性，组成开关电路。通过电压同步检测电路控制脉宽调制电路分别在交流电正负半周期内驱动两只自关断器件通和断，电压检测电路将检测到的输出电压值经光偶传给脉宽调制电路，控制输出的脉冲宽度，由驱动电路驱动开关电路内的自关断器件实现与交流电压波形同步的脉宽调制变换，同时将存储在电容器内的电能以电压形式与电网电压叠加，以实现输出交流电压的稳定。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，设计一种无电源变压器交流稳压电路，该电路主要包括开关电路、电压检测电路、整流电路、隔离驱动电路、同步控制电路、脉宽调制电路和驱动电路。所述的开关电路由自关断器件Tl和T2、二极管D1、D2、D3和D4、储能电容器C2和C3、输出滤波电容器C4及输出滤波电感L2构成；所述的电压检测电路由电阻R和发光管Gl构成；所述的整流电路由控制变压器B及整流稳压电路El和E2构成；所述的隔离驱动电路由接收管G2'构成；所述的脉宽调制电路由接收管Gl'、控制器PWM构成。所述的开关电路内的自关断器件Tl的控制极bl与所述的驱动电路的输出端r相连，自关断器件Tl的阴极与所述的整流电路内的整流稳压电路E2的负极相连，所述的开关电路内的自关断器件T2的控制极b2与所述的隔离驱动电路的输出端q相连，自关断器件T2的阴极与所述的整流电路内的整流稳压电路El的负极相连；所述的开关电路内的输出滤波电感L2与所述的电压检测电路内的电阻R的一端相连；所述的整流电路内的控制变压器B的初级线圈的两根引线，一根引线接公共端N，另一根引线经滤波电感LI和电源端子相连，滤波电感LI的另一端与滤波电容器Cl相连；控制变压器B的次级线圈的两个绕组分别连接到整流稳压电路El和E2，整流稳压电路El的正负极分别连接到所述的隔离驱动电路，整流稳压电路E2的正负极分别连接到所述的同步控制电路、所述的脉宽调制电路和所述的驱动电路；所述的同步控制电路的c端与所述的整流电路内的控制变压器B的a端相连，控制变压器B的b端与所述的同步控制电路的d端相连；同步控制电路的e端与脉宽调制电路的所述的脉宽调制电路的g端相连，所述的同步控制电路的f端与所述的脉宽调制电路的h端相连，所述的脉宽调制电路的i端连 接到所述的驱动电路的j端；所述的电压检测电路内的发光管Gl与所述的脉宽调制电路内的接收管Gl'相耦合，所述的脉宽调制电路经发光管G2与所述的隔离驱动电路内的接收管G2'相耦合。在上述方案中，所述的开关电路由正负半周期两个支路组成，在正半周期支路中，二极管Dl的负极与储能电容器C2的一端连接后，再与自关断器件Tl的阳极相连接，电容器C2的另一端与公共端N相连接，自关断器件Tl的阴极和阳极反向并联有二极管D2，自关断器件Tl的阴极连接至输出滤波电感L2的一端，输出滤波电感L2的另一端与输出滤波电容器C4的一端相连接，C4的另一端与公共端N相连接；在负半周期支路中，二极管D3的正极与储能电容器C3的一端连接后，再与自关断器件T2的阴极相连接，储能电容器C3的另一端与公共端相连接，自关断器件T2的阴极和阳极反向并联有二极管D4，自关断器件T2的阳极连接至输出滤波电感L2的一端,输出滤波电感L2的另一端与输出滤波电容器C4的一端相连接，输出滤波电容器C4的另一端与公共端N相连接。在上述方案中，所述的开关电路内的正负半周期两个支路中的自关断器件Tl和T2，是按如下方式与交流电压同步工作的。在交流电压波形的(0-π)区间内，由所述的脉宽调制电路发出以O点为起点、脉冲宽度为β的驱动电位，经所述的驱动电路驱动自关断器件Tl导通；在交流电压的U-2JI)区间内，由所述的脉宽调制电路发出以点为起点、脉冲宽度为β的驱动电位，经所述的隔离驱动电路驱动自关断器件Τ2导通。在上述方案中，所述的电压检测电路由电阻R与发光管Gl串联，电阻R的一端连接至输出端LM，电阻R的另一端与发光管Gl的阳极相连，发光管Gl的阴极与输出端的公共端N相连接。在上述方案中，所述的同步控制电路从所述的整流电路内的控制变压器B的次级线圈的a端和b端采取交流电压的同步电位后，在交流电正负半周期内分别传给所述的脉宽调制电路，作为两只自关断器件导通控制的同步控制电压。在上述方案中，所述的电压检测电路将检测到负载FZ的电压值，经发光管Gl和接收管Gl'组成的光电耦合器耦合后，将电压信号传给所述的脉宽调制电路内的控制器PWM，由控制器PWM控制电压信号的脉冲宽度，电压信号分两路输出，一路输出给所述的驱动电路驱动所述的开关电路内的自关断器件Tl开关工作；另一路输出的电压信号经发光管G2和接受管G2'组成的光电耦合器耦合后，传给所述的隔离驱动电路进行放大，驱动所述的开关电路内的自关断器件T2开关工作。该电路的工作原理电路工作时，交流电由输入端L和公共端N接入，经输入滤波电感LI和输入滤波电容器Cl组成的输入滤波电路滤波后，为开关电路正负半周期支路供电。开关电路的正半周期电能经二极管Dl存储在储能电容器C2中，电压检测电路检测到的负载FZ的端电压值，经发光管Gl与接收管Gl'组成的光电耦合器耦合后，传给脉宽调制电路中的控制器PWM，脉宽调制电路输出以交流电压波形的O点为起点、脉冲宽度为β的电压信号，经驱动电路在交流电(0-π)区间内驱动开关电路内的自关断器件Tl开关工作，Tl关断瞬间，储存在电感L2内的电能经二极管D2释放到储能电容器C2 ;开关电路的负半周期电能经二极管D2存储在储能电容器C3中，电压检测电路检测到的负载FZ的端电压值，经发光管G2与接收管G2'组成的光电耦合器耦合后，传给脉宽调制电路中的控制器PWM，脉宽调制电路输出以交流电压波形的η点为起点、脉冲宽度为β的电压信号，经隔离驱动电路在交流电(π_2π)区间内驱动开关电路内的自关断器件Τ2开关工作，Τ2关断瞬间，储存在电感L2内的电能经二极管D4释放到储能电容器C3。当电网电压低于稳定电压值时，储能电容器C2和C3内存储的电能以电压形式与电网的电压相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无电源变压器交流稳压电路，其特征是：该电路主要包括开关电路(1)、电压检测电路(2)、整流电路(3)、隔离驱动电路(4)、同步控制电路(5)、脉宽调制电路(6)和驱动电路(7)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚娟，李庚雷，李香龙，张炜，戴学成，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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