[发明专利]一种基于复合开关的单相交流稳压器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种基于复合开关的单相交流稳压器，属于交流稳压器技术领域。该稳压器包括输入采样电路、过零检测电路、补偿电路、输出采样电路电压输出继电器和控制器；该稳压器采用集电子开关过零触发特性和机械开关低功耗特性于一身的复合开关，保持了电力电子开关快速响应的特性，响应速度快，并避免了纯机械开关动作时产生涌流、过电压的现象以及电力电子器件持续导通导致的功耗大的问题。基于复合开关的单相交流稳压器稳压范围为148V‑292V。

技术领域

本发明属于交流稳压器技术领域，具体涉及一种基于复合开关的单相交流稳压器及其控制方法。

背景技术

一直以来，电力系统有力支撑着社会经济快速发展所带来的用电需求，但随着社会生产和人民生活对用电质量要求的不断提高，对供电质量提出了更高的要求。就电压质量问题而言，一方面，在一些城市的用电高峰期及偏远地区都相继出现电压过低的现象；另一方面，随着新能源的大规模发展，高渗透率的分布式能源接入电网，导致电网部分线路出现电压过高现象。

目前解决电压稳定问题最直接的方法是采用稳压器设备，如机械调节型交流稳压器、全功率变换型交流稳压器和电力电子开关调节型稳压器。

现有的机械调节型交流稳压器是通过控制伺服电机改变碳刷在变压器上的位置，进而改变变压器的线圈匝数比来实现稳压。这种稳压器的优点是结构简单，只需在普通调压器结构中增加伺服电机和碳刷即可实现，缺点是响应速度慢，且碳刷易磨损或在变压器节点处滑动时发生电火花而烧毁。

全功率变换型交流稳压器则完全改变了调压方式，先将交流电通过整流装置整成直流，再通过逆变装置将直流逆变成交流，从而达到稳压的目的。这种稳压器的优点是可以输出任意幅值、频率的电压，响应迅速，缺点是在电压转变过程中，对输出功率全部进行处理，其功率开关管要承受很大的功率，这样就限制了其容量和带载能力，同时在其整流和逆变过程中会产生谐波污染电网，控制策略复杂，稳定性差，成本高。

电力电子开关调节型稳压器用晶闸管作为开关，通过选择性开通晶闸管来改变变压器的线圈匝数，从而达到不同电压的调节效果。这种稳压器的的优点在于选用晶闸管作为开关器件，响应速度快，且开关动作可控制在电压过零处，无涌流及过电压现象，缺点在于工作通路始终通过晶闸管导通，晶闸管通态损耗大，导致需要增加一定的散热措施，不仅增大了装置的体积，还进一步增加了调压器的功率损耗。

例如：中国发明专利（专利号：201821528056.4）提供了一种单相全自动交流稳压器，通过驱动电机改变碳刷的位置，从而调整线圈匝数比，达到保持输出电压的稳定的效果，这种结构中碳刷易磨损，设备使用寿命短，且碳刷在变压器节点处滑动时易发生电火花而烧毁；中国发明专利（专利号：CN201120241372.5）提供了一种带有智能控制复合开关的单相电压提升装置，采用电容器进行电压补偿，但该装置仅可对电压进行提升，不具备降低电压的调压功能。

因此如何克服现有技术的不足是目前交流稳压器技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于复合开关的单相交流稳压器及其控制方法，该稳压器综合了机械调节型交流稳压器和电力电子开关调节型稳压器的优点，响应速度快，功率损耗低、无涌流及过电压问题。复合开关巧妙避免了电力电子开关通态损耗大的问题，降低了整体用电损耗。由于无涌流及过电压问题，主电路可以选用电压等级更低的电力电子开关，不仅降低了装置成本，还提高了装置使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于复合开关的单相交流稳压器，其特征在于，包括输入采样电路、过零检测电路、补偿电路、输出采样电路、电压输出继电器、控制器；

输入采样电路的一端与市电相接，另一端与过零检测电路的一端相接；

过零检测电路的另一端与补偿电路的一端相连，补偿电路的另一端与输出采样电路的一端相连；