[实用新型]一种单开关交流斩波双向调压器

说明书

本实用新型属于电力电子科学领域交流斩波双向调压器。一种单开关交流斩波双向调压器，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，电容C1、C2与电感L1、L2交叉连接，S由4个二极管和1个三极管组成，有1个交流输入端(2)，1个调压输出端(3)和1个交流输入输出公共端(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。本实用新型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。本实用新型是基础交流双向调压器，有望收录在电力电子教科书和交流稳压电源科教书内。

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

[二]背景技术 交流斩波双向调压器是连续、无级、无触点、高性能、高性价比补偿式交流稳压器和UPS电源最重要关键的核心技术。现有交流斩波双向调压器有六开关、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器。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，发明的双开关半桥双向调压器，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，并且调压范围仅为输入电压的一半。

[三]发明内容 本实用新型的目的是要再减少1个双向开关，设计一种仅用1个双向开关就能达到调节双向输出器，命它为龚氏单开关双向调压器以便区别于其它的双向调压器。

为实现上述的目的，本实用新型提供一种单开关交流斩波双向调压器，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，电容C1、C2与电感L1、L2交叉连接，S由4个二极管和1个三极管组成，有1个交流输入端(2)， 1个调压输出端(3)，1个交流输入调压输出公共端(1)，其特征在于：电容C1、C2与电感L1、 L2交叉连接，交流输入调压输出公共端(1)与双向开关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，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，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本实用新型提供的一种单开关交流斩波双向调压器。其中：S是双向斩波开关，D1～D4是二极管，V是三极管，T是高频升压变压器，W1、W2是T的初、次绕组，L1～L3是电感，C1～C3是电容，2是交流输入端，3是调压输出端，1是交流输入调压输出公共端。

[五]具体实施方式 由附图1可知：S由4个二极管D1～D4和1个三极管V组成。W1、W2是T的初、次绕组。1、2是交流输入两端。3、1是双向调压输出两端。

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)电压实现双向调压交流电压，调压范围为正负交流输入两端的电压。

由上可知：本实用新型与同一发明人发明的龚氏半桥双向调压器相比，不但节省了1 个双向电子开关，并且双向调节范围增大2倍，还用高频变压器替代龚氏半桥双向调压器中的工频倒相自耦变压器，本实用新型双向调压器具有双向开关数量最少、损耗低、成本低，重量轻和体积小等优势，可广泛用于交流斩波调压补偿式交流稳压电源和UPS 电源等需要调节双向电压的设备，具有较大社会效益和经济效益。