一種交流斬波調(diào)壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型一種交流斬波調(diào)壓器，涉及調(diào)壓技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的調(diào)壓方式以晶閘管作為開關(guān)器件，利用相控技術(shù)得以實現(xiàn)，這種調(diào)壓方式存在功率因數(shù)小，諧波含量高，對電網(wǎng)的噪聲污染嚴重的缺點。在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在功率因數(shù)小、諧波含量高、對電網(wǎng)噪聲污染嚴重和不能無功補償?shù)热毕荨?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本實用新型提出一種交流斬波調(diào)壓器，以實現(xiàn)功率因數(shù)大、諧波含量低、對電網(wǎng)噪聲污染小和具有無功補償?shù)膬?yōu)點。
[0004]本實用新型采取的技術(shù)方案為:
[0005]一種交流斬波調(diào)壓器，包括依次連接的交流電源、輸入LC濾波電路、調(diào)壓主電路、輸出濾波電路、串聯(lián)變壓器、電壓電流采集模塊、STM32控制器、邏輯電路和IGBT驅(qū)動電路；所述交流電源和IGBT驅(qū)動電路之間連接有同步信號檢測電路，所述IGBT驅(qū)動電路與調(diào)壓主電路相連。
[0006]所述調(diào)壓主電路包括用于周期性的將高頻濾波交流電與負載連接的開關(guān)管VTl和開關(guān)管VT3，用于主開關(guān)管關(guān)斷時電感的續(xù)流環(huán)節(jié)的開關(guān)管VT2和開關(guān)管VT4，以及二極管VD1、二極管VD2、二極管VD3、二極管VD4、二極管VD5、二極管VD6、二極管VD7、二極管VD8，其中:所述二極管VD5陽極和二極管VD7陰極，分別接高頻濾波電感LI 一端和濾波電容Cl 一端；所述二極管VD5陰極和二極管VDl陰極，分別接開關(guān)管VTl的漏極；所述開關(guān)管VTl的源極接二極管VDl陽極、二極管VD6陰極和續(xù)流電感L2 —端；所述二極管VD6陽極和二極管VD2陽極，分別接開關(guān)管VT2源極；所述開關(guān)管VT2漏極和開關(guān)管VT4的源極，分別接二極管VD2的陰極和二極管VD4的陽極，所述開關(guān)管VT2源極和開關(guān)管VT4的漏極分別接電容Cl 一端、電容C2 —端；所述二極管VD7陽極和二極管VD3陽極，分別接開關(guān)管VT3源極；所述開關(guān)管VT3漏極，接二極管VD3陽極、二極管VD8陽極和續(xù)流電感L3 —端，所述開關(guān)管VT4漏極，接二極管VD8陰極和二極管VD4陰極；所述續(xù)流電感L2，接續(xù)流電感L3 一端和電容C2 —端；所述開關(guān)管VT1、開關(guān)管VT2、開關(guān)管VT3和開關(guān)管VT4的柵極，均為控制端；所述STM32處理器的型號為STM32F103xB處理器。
[0007]所述電壓電流采集模塊，包括電壓霍爾器件、電流霍爾器件。
[0008]所述邏輯電路為依次連接在電壓電流采集模塊和STM32處理器之間的PWM信號邏輯分配電路。
[0009]本實用新型一種交流斬波調(diào)壓器，技術(shù)效果如下:
[0010]1)、利用PI控制和前饋控制方案，使得電壓瞬時值外環(huán)在很大程度上改善了波形質(zhì)量。電流內(nèi)環(huán)加大了逆變器控制系統(tǒng)的帶寬，使得逆變器動態(tài)響應(yīng)加快，輸出電壓諧波含量減小，非線性負載適應(yīng)能力加強；
[0011]2)、調(diào)壓主電路采用交流斬波技術(shù)，利用SPWM進行調(diào)制，使該交流斬波調(diào)壓器的調(diào)壓范圍變廣，輸出電壓電流易于正弦化；
[0012]3)、可實現(xiàn)負載電壓的調(diào)節(jié)，同時還可以達到無功功率補償?shù)男Ч?br>[0013]4)該交流斬波調(diào)壓器以IGBT作為開關(guān)器件，PI控制和前饋控制控制方案，通過正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)(SPWM)，并輔以STM32芯片控制，實現(xiàn)交流斬波調(diào)壓；該交流斬波調(diào)壓器，具有動態(tài)響應(yīng)快，調(diào)壓范圍廣，輸入輸出電壓易于正弦化等優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)的調(diào)壓方式的缺點。
[0014]5)、STM32處理器的72M主頻和豐富的片內(nèi)外設(shè)資源，使該交流斬波調(diào)壓器具有很好的實時性和穩(wěn)定性；在中小功率交流調(diào)壓，如:電動機的調(diào)速控制，高壓靜電除塵裝置以及調(diào)光電路的控制領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型一種交流斬波調(diào)壓器的工作原理框圖。
[0016]圖2為本實用新型一種交流斬波調(diào)壓器的主電路圖。
[0017]圖3為本實用新型一種交流斬波調(diào)壓器的同步信號檢測電路圖。
[0018]圖4本實用新型一種交流斬波調(diào)壓器的邏輯電路圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種交流斬波調(diào)壓器，包括依次連接的交流電源、調(diào)壓主電路、輸入LC濾波電路、電壓電流采集模塊、邏輯電路、STM32處理器和IGBT驅(qū)動電路，以及依次連接在交流電源和IGBT驅(qū)動電路之間的同步信號檢測電路；IGBT驅(qū)動電路與調(diào)壓主電路相連。在STM32主控器和IGBT驅(qū)動電路之間，還連接有邏輯電路。
[0020]串聯(lián)變壓器一次側(cè)并聯(lián)在交流斬波電路的輸出端，二次側(cè)則串聯(lián)在電路的主功率通道中。通過調(diào)節(jié)交流斬波電路的輸出電壓的幅值和相位，可實現(xiàn)負載電壓的調(diào)節(jié)，同時還可以達到無功功率補償?shù)男Ч?br>[0021]具體地，上述調(diào)壓主電路，調(diào)壓主電路，包括用于周期性的將高頻濾波交流電與負載連接的主開關(guān)管VTl和VT3，用于主開關(guān)管關(guān)斷時電感的續(xù)流環(huán)節(jié)的開關(guān)管VT2和VT4，以及二極管VDl至VD4 ;其中:所述調(diào)壓主電路包括用于周期性的將高頻濾波交流電與負載連接的開關(guān)管VTl和開關(guān)管VT3，用于主開關(guān)管關(guān)斷時電感的續(xù)流環(huán)節(jié)的開關(guān)管VT2和開關(guān)管VT4，以及二極管VDl、二極管VD2、二極管VD3、二極管VD4、二極管VD5、二極管VD6、二極管VD7、二極管VD8，其中:所述二極管VD5陽極和二極管VD7陰極，分別接高頻濾波電感LI一端和濾波電容Cl 一端；所述二極管VD5陰極和二極管VDl陰極，分別接開關(guān)管VTl的漏極；所述開關(guān)管VTl的源極接二極管VDl陽極、二極管VD6陰極和續(xù)流電感L2 —端；所述二極管VD6陽極和二極管VD2陽極，分別接開關(guān)管VT2源極；所述開關(guān)管VT2漏極和開關(guān)管VT4的源極，分別接二極管VD2的陰極和二極管VD4的陽極，所述開關(guān)管VT2源極和開關(guān)管VT4的漏極分別接電容Cl 一端、電容C2 —端；所述二極管VD7陽極和二極管VD3陽極，分別接開關(guān)管VT3源極；所述開關(guān)管VT3漏極，接二極管VD3陽極、二極管VD8陽極和續(xù)流電感L3 —端，所述開關(guān)管VT4漏極，接二極管VD8陰極和二極管VD4陰極；所述續(xù)流電感L2，接續(xù)流電感L3 —端和電容C2 —端；所述開關(guān)管VT1、開關(guān)管VT2、開關(guān)管VT3和開關(guān)管VT4的柵極，均為控制端。
[0022]上述STM32處理器的型號為STM32F103xB。輸入LC濾波電路，包括LC濾波電路。電壓電流采集模塊，包括電壓霍爾器件和電流霍爾器件。所述邏輯電路包括連接在電壓電流采集模塊和STM32處理器之間的PWM信號邏輯分配電路，這里選擇型號為SN7LVC4245PW的電平轉(zhuǎn)換芯片，可將+3.3V轉(zhuǎn)換為+5V。上述IGBT驅(qū)動電路使用的IGBT驅(qū)動電路是專用模塊EXB841，主要是針對大功率IGBT模塊的門極驅(qū)動所設(shè)計。上述同步信號檢測電路，由LM339比較器和兩個穩(wěn)壓管構(gòu)成同步信號檢測電路的主要部分。LM339的輸出經(jīng)穩(wěn)壓管送入脈沖分配電路，且為單片機的同步信號AD采樣引腳的工作電壓為3.3V，所以還要經(jīng)過3.3V穩(wěn)壓管才能送入相應(yīng)的引腳。
[0023]上述實施例的實施例的交流斬波調(diào)壓器，調(diào)壓主電路(即交流斬波調(diào)壓主電路)以IGBT作為開關(guān)器件，采用并聯(lián)型Buck斬波調(diào)壓，通過對輸出電壓電流進行實時采樣經(jīng)過濾波、放大處理后，送入STM32處理器STM32F103xB的ADC模塊(即A/D模塊);采用PI控制和前饋控制，對采樣結(jié)果對應(yīng)的數(shù)字信號進行計算，得到該輸出電壓對應(yīng)的輸出控制量，實時更新CMPRx的值，再利用規(guī)則采樣法生成該輸出控制量電壓所對應(yīng)的SPWM波形；STM32處理器向邏輯電路提供觸發(fā)脈沖，然后邏輯電路分配四路觸發(fā)脈沖分別給開關(guān)管IGBT驅(qū)動電路，控制IGBT的開通和關(guān)斷時間，完成對主電路的斬波調(diào)壓，主電路的斬波調(diào)壓通過串聯(lián)變壓器，連接到負載，從而達到調(diào)壓目標。
[0024]交流斬波調(diào)壓主電路，在一個完整的周期內(nèi)，該調(diào)壓主電路能完成負載工作模式、電感續(xù)流模式；調(diào)壓主電路通以交流電，主開關(guān)管VT1、VT3周期性的將交流電與負載連接；輔助開關(guān)管VT2、VT4，用于主開關(guān)管關(guān)斷時負載電感的續(xù)流環(huán)節(jié)。
【主權(quán)項】
1.一種交流斬波調(diào)壓器，包括依次連接的交流電源、輸入LC濾波電路、調(diào)壓主電路、輸出濾波電路、串聯(lián)變壓器、電壓電流采集模塊、STM32控制器、邏輯電路和IGBT驅(qū)動電路；其特征在于，所述交流電源和IGBT驅(qū)動電路之間連接有同步信號檢測電路，所述IGBT驅(qū)動電路與調(diào)壓主電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種交流斬波調(diào)壓器，其特征在于，所述調(diào)壓主電路包括用于周期性的將高頻濾波交流電與負載連接的開關(guān)管VTl和開關(guān)管VT3，用于主開關(guān)管關(guān)斷時電感的續(xù)流環(huán)節(jié)的開關(guān)管VT2和開關(guān)管VT4，以及二極管VDl、二極管VD2、二極管VD3、二極管VD4、二極管VD5、二極管VD6、二極管VD7、二極管VD8，其中:所述二極管VD5陽極和二極管VD7陰極，分別接高頻濾波電感LI 一端和濾波電容Cl 一端；所述二極管VD5陰極和二極管VDl陰極，分別接開關(guān)管VTl的漏極；所述開關(guān)管VTl的源極接二極管VDl陽極、二極管VD6陰極和續(xù)流電感L2 —端；所述二極管VD6陽極和二極管VD2陽極，分別接開關(guān)管VT2源極；所述開關(guān)管VT2漏極和開關(guān)管VT4的源極，分別接二極管VD2的陰極和二極管VD4的陽極，所述開關(guān)管VT2源極和開關(guān)管VT4的漏極分別接電容Cl 一端、電容C2 —端；所述二極管VD7陽極和二極管VD3陽極，分別接開關(guān)管VT3源極；所述開關(guān)管VT3漏極，接二極管VD3陽極、二極管VD8陽極和續(xù)流電感L3 —端，所述開關(guān)管VT4漏極，接二極管VD8陰極和二極管VD4陰極；所述續(xù)流電感L2，接續(xù)流電感L3—端和電容C2—端；所述開關(guān)管VTl、開關(guān)管VT2、開關(guān)管VT3和開關(guān)管VT4的柵極，均為控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種交流斬波調(diào)壓器，其特征在于，所述STM32處理器的型號為STM32F103xB 處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種交流斬波調(diào)壓器，其特征在于，所述電壓電流采集模塊，包括電壓霍爾器件、電流霍爾器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種交流斬波調(diào)壓器，其特征在于，所述邏輯電路為連接在IGBT驅(qū)動電路和STM32處理器之間的PWM信號邏輯分配電路。
【專利摘要】一種交流斬波調(diào)壓器，包括依次連接的交流電源、輸入LC濾波電路、調(diào)壓主電路、輸出濾波電路、串聯(lián)變壓器、電壓電流采集模塊、STM32控制器、邏輯電路和IGBT驅(qū)動電路；所述交流電源和IGBT驅(qū)動電路之間連接有同步信號檢測電路，所述IGBT驅(qū)動電路與調(diào)壓主電路相連。本實用新型一種交流斬波調(diào)壓器，以IGBT作為開關(guān)器件，PI控制和前饋控制控制方案，通過正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)（SPWM），并輔以STM32芯片控制，實現(xiàn)交流斬波調(diào)壓；該交流斬波調(diào)壓器，具有動態(tài)響應(yīng)快，調(diào)壓范圍廣，輸入輸出電壓易于正弦化等優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)的調(diào)壓方式的缺點。
【IPC分類】H02J3-18, H02M5-293
【公開號】CN204304796
【申請?zhí)枴緾N201520036207
【發(fā)明人】王歸新, 鄭帥, 周哲恒, 李揚, 游文娟
【申請人】三峽大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月20日