[发明专利]一种线性交流调压与电压滤波的装置及方法

说明书

本发明提供一种线性交流调压与电压滤波的装置及方法，包括信号产生单元、乙类线性放大结构、供电电源，信号产生单元为乙类线性放大结构的栅极提供多路独立电压信号，乙类线性放大结构的源极作为整个电路的电压输出点。利用金属‑氧化物‑半导体场效应管工作在线性放大状态组成互补对称功率放大电路；供电电源与输入信号的电压波形为同频同相的正弦波，输入变化的电压信号以实现输出电压的调节，输入标准的正弦波信号可达到电压滤波的目的。该方法具有连续平滑调压、精准滤波及快速动态响应的特性。

技术领域

本发明涉及调压与滤波领域，尤其涉及大功率电力电子器件线性应用领域的一种线性交流调压与电压滤波的方法。

背景技术

随着电力行业的迅猛发展，越来越多的电力电子器件广泛的应用到电网中，注入到电网中的谐波日益增多，由此引起的谐波问题也愈显突出。谐波的存在对电力系统的正常运行有较大的危害，它会造成电网的功率损耗增加，导致设备的不安全运行，影响系统的可靠性以及自动装置的工作等。

滤波器是电力系统中进行谐波抑制的主要手段，有源滤波器具有良好的动态补偿效果，但其安装容量受到开关器件水平和补偿性能的限制，而且初期投资较高。利用电感、电容和电阻组合设计的无源滤波器虽然能在一定程度上满足滤波要求，但其也存在很多不足，如系统阻抗较小，实际滤波效果欠佳，易与系统阻抗发生串、并联谐振等。

在电力电子电路中,电力电子器件一般工作在开关状态,它是一个时变的、非线性电路。其非线性性质会带来诸多不便,例如：电路分析困难,谐波问题突出等。开关电路解决谐波问题的方法一般多为辅以LC滤波变换电路，但其静动态综合性能仍不可观。

为满足波形电压高正弦度、多类负载适应性、抗突变负载扰动能力兼顾的需求,射极输出器型线性电路成为首选对象。线性功率放大器具有高工作带宽和输出电压线性度高的优点，可以很好地实现对输入信号的功率放大。在实际应用中，乙类双电源互补对称功率放大电路便可以实现大功率电压的输出，一般作为功率放大器的基础。

交流调压就是把一定幅值的交流电压变成幅值可调的交流电压，在现有技术中通常利用大功率多抽头绕组式的自耦变压器实现这一目的，但自耦变压器需要通过手动或电动机拖动调节碳刷位置来达到调节输出电压的目的，这种调压方案碳刷易损坏且有微小级差，另外无法进行快速的动态调压。

发明内容

本发明就是为了解决上述技术问题而完成的。鉴于以上现有技术的不足，本发明针对普通多抽头绕组式调压器的输出电压无法快速平滑调节的问题，提出一种线性交流调压与电压滤波的方法，以期输出电压能紧紧跟随信号源电压从而达到输出连续平滑可调电压的目的，此外还有电压滤波的效果。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

一种线性交流调压与电压滤波的装置，其特征在于：包括

信号源：用于产生功率管栅极驱动大信号，作为最终输出电压的参考；

甲乙类互补对称功率放大结构：用于高保真线性功率放大；

交流供电电源：用于装置的能量输入并有效降低功率管管压降；

信号源的频率和相位利用锁相环与供电电源保持一致，且为甲乙类线性放大结构的栅极提供电压信号，甲乙类线性放大结构的源极作为整个电路的电压输出点，所述供电电源的参考电位通过负载电阻R_L与互补对称放大结构中的输出点连接。

在上述的一种线性交流调压与电压滤波的装置，甲乙类线性放大结构包括：NMOS管与PMOS管组成的功率单元，其中，NMOS管的源极与PMOS管的源极连接并作为电压输出点，NMOS管的栅极与PMOS管的栅极同时与信号源的输出相连；功率管保护电路，采用15V稳压管限制栅源之间过电压。