[发明专利]双向PWM斩波式稳压变压器

说明书

技术领域

本发明属于电力系统中用于电压变换的电力变压器装置，具体涉及一种双向PWM斩波式交流变压器。

背景技术

电力变压器是电力系统最基本的组成设备，在输电系统中起着十分重要得作用。目前，电力系统中的电压变换装置使用的低频（50/60Hz）变压器，因其工作频率低和铁芯磁通量限制造成变压器的电感量大和铁芯体积大，导致一些缺陷：1）、变压器的电感量大必然造成线圈匝数多、铜耗（导线电阻）损失大和无功（电感）损失大；2）、变压器的铁芯体积大造成磁滞损失、涡流损失，以及漏磁（耦合）损失都较大；3）、变压器难以恒电压控制，二次电压随负载增大而下降，电流反而急剧增大，极易发生磁饱和造成的系统电压电流波形畸变和谐波污染。

采用斩波技术提高变压器的工作频率可以解决上述缺陷。目前有两种斩波变压器技术，一种是AC/DC/AC斩波变压器技术，另一种是AC/AC斩波变压器技术。AC/DC/AC斩波变压器技术也称为电力电子变压器技术，它通过整流、直流斩波、高频变压器、全桥逆变提高工作频率，实现变压与隔离，中国专利《电力电子变压器》（授权公告号：CN1172428）就属于AC/DC/AC斩波变压器技术，该转利对国外技术依然使用AC/DC/AC斩波变压器技术，存在两个原理缺陷：1）功率开关器件使用量多，造成高成本低可靠性；2）滤除整流电路自生的谐波提高了成本、降低了效率。

中国专利《交流斩波变压器》（公告号：CN2049818）就属于AC/AC斩波变压器技术，它通过斩波开关将一次交流电压斩成外包络线依然是50Hz交流的斩波高频电压，经高频变压器变压隔离，以及滤波就将斩波高频电压变换成二次输出电压。与AC/DC/AC斩波变压器技术相比，该专利不再使用整流和逆变电路，因此不产生谐波和无功损失，并且减少了使用功率开关器件的数量、降低了成本、提高了可靠性，但它存在着设计缺陷：1）交流斩波电路中缺少续流通路，造成在斩波开关截止时变压器电感能量无释放通路而形成尖峰电压和很大的谐波电流，导致电压变换的效率和质量降低；2）没有设计稳压控制电路，输出电压不恒定。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是，解决AC/DC/AC斩波变压器存在的功率开关器件用量多、整流自生谐波等原理缺陷，解决AC/AC斩波变压器缺少续流通路和稳压控制电路等设计缺陷，提供电路简单、成本低、体积小、具有稳压控制器的双向PWM斩波式稳压变压器。

技术方案：本发明一种双向PWM斩波式稳压变压器，其工作原理是，稳压控制器2依据反馈电压U_f与期望值的偏差，调节带续流双向PWM斩波开关1的占空比改变高频变压器初级绕组T_i的电压，进而改变经互感后的高频变压器次级绕组T_o的电压以及改变经滤波后的交流输出电压U₀，使交流输出电压U₀稳定在期望值上。

本发明一种双向PWM斩波式稳压变压器，其特征是由带续流双向PWM斩波开关1、稳压控制器2、反馈装置3、高频变压器4、滤波电感5和滤波电容6组成，交流输入电源U_i的一端与带续流双向PWM斩波开关1的a端相连接，交流输入电源U_i的另一端与与带续流双向PWM斩波开关1的c端及高频变压器4初级绕组T_i的一端相连接，带续流双向PWM斩波开关1的b端与高频变压器4初级绕组T_i的的另一端相连接，高频变压器4次级绕组T_o的一端与滤波电感5的一端相连接，滤波电感5的另一端与滤波电容6的一端连接为交流输出电压U₀的一端，高频变压器4次级绕组T_o的另一端与滤波电容6的另一端连接为交流输出电压U₀的另一端，高频变压器4反馈绕组T_f的一端与反馈装置3的一端相连接，高频变压器4反馈绕组T_f的另一端与反馈装置3的另一端相连接，反馈装置3的输出U_f与稳压控制器5的控制输入相连接，稳压控制器5的控制输出U_k的两端分别与带续流双向PWM斩波开关1的d、e端相连接。

本发明申请以一相为例来说明技术方案，但本发明不仅限于一相，还可以应用到任何多相电路中。