[发明专利]串联交流电压调节器

说明书

一种用于控制和调节输送到负载的AC电压电平而不管AC输入电压变化的系统，该系统包括耦接低频工作电源变压器（103）的高频AC串联电压调节器（102）。低频工作电源变压器（103）工作于电源频率，其通常50Hz或60Hz。低频工作电源变压器（103）的磁芯可以由工业标准低频芯材料制成，该材料包括硅钢和诸如'Metglass'的非晶芯的材料组。AC串联电压调节器（102）连接到低频工作电源变压器（103）的初级，低频工作电源变压器（103）的次级串联连接在主电源的输入及其输出之间，该输入用于接收未调节的输入，该输出用于将调节后的AC电压输出到负载。

相关专利和专利申请的交叉引用

本申请根据巴黎公约要求2016年9月9日提交的美国临时专利申请No.62/385,249的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及功率电子学。特别地，本发明涉及用于调节交流电（AC）电压的方法和功率电子器件，更具体地，涉及将AC输出电压调节到所期望的电平而不管AC输入电压的变化。

背景技术

AC电压调节器用于严密控制和调节输送到与AC电压调节器的输出相连的负载的AC电压电平，而不管AC电压调节器的输入处的AC电压变化。

传统上是通过各种低频（LF）——通常为50或60Hz或其他频率——的电源磁结构来完成。这些结构通常分接于各种变压器或变压器配置中特定的分立变压器的电压抽头处。尽管如此，所有这些结构都依赖于传统的交流开关设备，例如继电器或者半导体设备，半导体设备诸如可控硅整流器（SCR）或连接为反向并联的AC开关的门关闭晶闸管（GTO），TRIAC，诸如绝缘栅双极晶体管（IGBT）、MOSFET晶体管的AC开关、以及配置为如整流器之间连接的AC开关的SCR。通过电子控制电路选择和激活这些AC开关，以自动切换所选择的磁变压器结构抽头，进而调节变压器或变压器配置的匝数比，以控制AC输出电压尽可能接近所需电平。

调节AC输出电压的另一种传统方法是使用由机电装置（例如受控电动机）驱动的机电调节的自耦变压器。在这种情况下，电子控制器检测输入电压，然后驱动机电装置移动输出触点以调节自耦变压器的匝数，进而设置正确的匝数比以将AC输出电压固定到所需的电平。这些电机调节的自耦变压器装置也是LF磁结构，通常为50Hz或60Hz或其他频率，并且通常使用碳刷来实现与自耦变压器绕组的移动电接触。然而，这些刷子由于受机械磨损，因此需要经常维护和更换。

发明内容

一种用于控制和调节输送至负载的AC电压电平而不管AC输入电压变化的系统包括PCT申请No. PCT/CN2014/093475和PCT申请No. PCT/CN2014/089721至少之一公开和要求保护的AC串联电压调节器，其耦接LF工作电源变压器。在一种实施方式中，LF工作电源变压器在电源频率（其通常为50Hz或60Hz）下工作。LF工作电源变压器的磁芯可以由工业标准低频芯材料制成，该材料选自包括硅钢和非晶芯（如“Metglass”）的材料组。在一种实施方式中，AC串联电压调节器连接到LF工作电源变压器的初级，并且LF工作电源变压器的次级串联连接在电源输入（其接收待调节的未调节AC输入电压）及其输出（其将调节后的AC电压输出到负载）之间。

附图说明

在下文中参考附图更详细地描述了本发明的实施方式，其中

图1示出了根据本发明一实施方式的包括高频（HF）AC串联电压调节器和LF变压器的电压调节系统的系统图；

图2示出了PCT/CN2014/093475公开和要求保护的HF AC串联电压调节器的一实施方式的电路图；

图3示出了PCT/CN2014/093475公开和要求保护的HF AC串联电压调节器的另一实施方式的电路图；