[发明专利]单开关交流斩波双向调压电路

说明书

本发明属于电力电子科学领域交流斩波双向调压基础电路。单开关交流斩波双向调压电路，它由1个升压高频变压器T、1个双向开关S、3个电容C1～C3、3个电感L1～L3及其控制电路组成，其中：电感L1、L2是绕在同一磁芯上的耦合电感Z或是独立电感，电容C1、C2与电感L1、L2交叉连接，S由2个或4个二极管和2个或1个三极管组成，有2个交流输入端(1、2)，2个调压输出端(3、1)，连续调节双向开关S的通断比就能连续调节双向输出电压。本发明具有双向开关数量最少、结构简单、成本低、效率高、精度高、性价比高等众多优点，可用于补偿交流稳压电源。本发明有望收录在电力电子教科书和交流稳压电源科教书。

[一]技术领域 本发明涉及交流斩波双向调压电路，尤其是涉及到带有升压高频变压器的交流斩波双向调压电路。

[二]背景技术 交流斩波双向调压电路是连续、无级、无触点、高性能、高性价比补偿式交流稳压电源和UPS电源最重要关键的核心技术。现有交流斩波双向调压电路有六开关、五开关、四开关、三开关和双开关四大类，还未见有单开关交流斩波双向调压电路。同一发明人在2018年1期电源学报上发表的龚氏半桥和全桥双向调节原理中，发明的双开关和四开关双向调压电路，前者需要有2个串联交流电源，或带中心抽头的工频自耦变压器，才能实现输出双向电压调压，并且调压范为仅为输入电压的一半。

[三]发明内容 本发明的目的是要再减少1个双向开关，发明一种仅用一个双向开关就能达到调节双向输出电压的电路，称本发明为龚氏单开关双向调压电路。

为实现上述的目的，本发明的单开关交流斩波双向调压电路，它由1个升压高频变压器T、1个双向开关S、3个电容C1～C3、3个电感L1～L3及其控制电路组成，其中：电感L1和L2可以是绕在同一磁芯上的耦合电感Z，电容C1、C2与电感L1、L2交叉连接，S由2个或4个二极管和2个或1个三极管组成，有2个交流输入端(1、2)，2个调压输出端(3、1)，其特征在于：电容C1、C2与电感L1、L2交叉连接，第一输交流输入端(1)与第一调压输出一端、双向开关S一端连接，双向开关S另一端(4)与电感L1一端、电容C2一端连接，电感L1另一端(5)与绕组W1一端、电容C1一端连接，绕组W1另一端(6)与电容C2另一端、电感L2一端连接，第二交流输入端(2)与电感L2另一端、电容C1另一端、电容C3一端、绕组W2一端连接，绕组W2另一端(7)与电感L3一端连接，第二调压输出端(3)与电感L3另一端、电容C3另一端连接。W2绕组匝数多于W1绕组匝数。

[四]附图说明 附图1本发明的单开关交流斩波双向调压电路。附图2本发明的另一个单开关交流斩波双向调压电路。其中：S是双向斩波开关，D1、D2是二极管，V1、V2是三极管，T是高频升压变压器，W1、W2是T的初、次绕组，L1、L2是Z的两个绕组的电感，L3是电感，C1～C3是电容，2是交流输入端，3是调压输出端，1是交流输入和调压输出公共端。

[五]具体实施方式 由附图1可知：

S由2个二极管D1、D2和2个三极管V1、V2组成。L1、L2是Z的2个相同绕绕组构成的2个电感，W1、W2是T的初、次绕组。

设W2匝数是W1的3倍。其工作原理如下：

a)在S1不导通时，调压输出3端的电位等於2端电位，调压输出两端(3、1)电压等於交流输入两端(2、1)电压。

b)在S1通断比等于1比3时，由于高频升压变压器升压比是1比3，因此，单开关斩波调压电路输出两端(3、2)与交流输入两端(2、1)电压相等，调压输出两端(3、1)等於零。

c)在S1通断比等于2比3时，由于高频升压变压器升压比是1比3，因此，单开关斩波调压电路输出两端(3、2)与交流输入两端(2、1)电压的2倍，调压输出两端(3、1)等於反相交流输入(2、1)电压。

由上可知：在选用高频升压变压器升压比为三倍时，只要双向开关S的通断比从零到2/3之间连续无级调节，就能在调压输出两端(3、1)电压实现双向调压，调压范围为正负交流输入两端的电压。