一種基於igbt交流斬波器的脈衝控制電路的製作方法

2023-12-02 12:32:56 3

專利名稱：一種基於igbt交流斬波器的脈衝控制電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於照明節電控制技術領域，涉及一種交流斬波器的觸發裝置，特別是基於IGBT交流斬波器的脈衝控制電路。
背景技術：
在照明用電供電系統中，特別是路燈供電線路中，為了避免送電過程中的線路損耗及用電高峰造成的末端電壓過低，導致路燈點不亮的情況出現，往往都是因為以較高的電壓傳輸，超出了用電設備的額定電壓。而且由於照明用電時間多在夜間電網波谷段，所以供電電壓往往偏高，而此時道路上的交通流量很少，必然導致路燈的光通量增大，使路面照度升高。這不僅浪費電能，而且嚴重影響照明燈具的使用壽命。因此，照明節電設備的工作原理主要是穩定或適當降低供電電壓。以最常用的250W高壓鈉燈為例，有資料表明200V是半夜燈的最佳供電電壓，此時電流比額定降低6. 3%，節電率為16. 1%，同時可以延長I倍的燈具使用壽命，降低維護成本。綜合來看，目前有兩類技術手段一類是以交流變壓器為核心的調壓、降壓手段，包括多抽頭、自耦等，但是存在體積大、笨重、調節精度低或有級調節、可靠性差等缺點 』另一類以電力電子技術為核心的靜止調壓器，其中利用晶閘管相控調壓的調壓器曾廣泛使用，但是因採用相控方式存在功率因數低、諧波大、動態響應慢、濾波器體積大等缺點。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流斬波技術(也叫矩陣變換器)作為交流調壓手段已日臻成熟，可廣泛應用於照明、電機拖動、工業加熱等領域。該技術具有僅取決於負載的功率因數、動態響應速度快、線性調壓範圍寬以及輸入、輸出易於濾波等優點。根據交流斬波電路的特點，斬波管與續流管交替工作，由於負載為感性，電流和電壓相位不一致，會造成短路故障。因此，結合實際研製出一種基於IGBT交流斬波器的觸發裝置，完全解決上述問題，具有明顯的應用價值。

發明內容本實用新型目的是解決現有IGBT交流斬波器的電流和電壓相位不一致，會造成短路故障的問題，提供一種基於IGBT交流斬波器的獨特簡單實用脈衝控制電路。本實用新型所述的基於IGBT交流斬波器的脈衝控制電路，由四部分組成，包括電源部分，振蕩器部分，信號部分和邏輯控制部分，電源部分分別連接振蕩器部分和信號部分，振蕩器部分和信號部分的輸出同時連接邏輯控制部分。所述的電源部分主要由變壓器(Tl)和整流橋(BI)組成，變壓器(Tl)原邊通過開關(K)和保險(FU)接交流220V電源，變壓器副邊設有兩個線圈，其中第一線圈連接用於將交流電變為直流電的整流橋(BI)；振蕩器部分經濾波電容(Cl)連接電源部分，振蕩器部分主要由555集成電路(UDl)和外圍器件構成可變寬度的脈衝發生器(PWM)，由555集成電路(UDl)的3腳輸出；其中，依次由第一電阻(Rl)、第一電位器(RPl)、第二電阻(R2)、反向第二二極體(D2)和第二電容(C2)構成的串聯支路並接在555集成電路(UDl)的第8管腳和第I管腳之間，第7管腳和第6管腳之間並接正向第一二極體(Dl)，同時，第7管腳連接第一電位器(RPl)的中間接點，第6管腳和第2管腳共同連接第二二極體正向端和第二電容之間的節點，第5管腳經第三電容(C3)接地，第4、8管腳接電源部分的正極，第3管腳為振蕩器部分的輸出端；信號部分包括變壓器副邊的第二線圈，第二電位器(RP2)和第四電容(C4)串接後並聯在第二線圈6V輸出，第二電位器(RP2)的中間接點與第二電位器(RP2)中的一端同時接第二線圈的一端，構成移相電路；第四電容(C4)與第二電位器(RP2)的連接節點即移相端分別連接到第一反向器(UAl)和第二與門(UB2)的輸入端；第四電容(C4)沒有移相的另一端分別連接第二反向器(UA2)和第二與門(UB2)的輸入端，第二線圈6V輸出的另一端接地，這樣就構成了兩個不同相位的信號輸出；邏輯控制部分包括第一至第三反向器(UAl UA3)、第一至第五與門(UBl UB5)、第一和第二或門(UC1、UC2)組成；其中第一反向器(UAl)和第二反向器(UA2)的輸 出分別連接第一與門(UBl)的輸入端；第一與門(UBl)的輸出端分別連接第一或門(UCl)和第四與門(UB4)的輸入端；第二與門(UB2)的輸出端分別連接第一或門(UCl)和第五與門(UB5)的輸入端；第一或門(UCl)的輸出端經第三反向器(UA3)連接第二或門(UC2)的輸入端,第二或門(UC2)的另一輸入端連接振蕩器部分的輸出端555集成電路(UDl)的第3管腳；第二或門(UC2)的輸出端連接第三與門(UB3)的輸入端，第三與門(UB3)的另一輸入端以及第四與門(UB4)和第五與門(UB5)的另一輸入端同時連接換向開關(HKl)的中間接點，換向開關(HKl)的一個連接位置經第三電阻(R3)連接電源部分的正極即高電平，換向開關(HKl)的另一個連接位置接地；第三與門(UB3)、第四與門(UB4)和第五與門(UB5)的輸出端分別連接S0、SI和S2。換向開關(HKl)有兩個位置，其中一個位置連接R3，為高電平；另一個位置接地，為低電平；連接電阻(R3)時，與門(UB3、UB4、UB5)的一端輸入分別接高電平，其輸出取決於另一端輸入，即打開輸出；若換向開關(HKl)接地,貝U與門(UB3、UB4、UB5)的一端輸入分別接低電平，輸出為零，即封鎖輸出。反向器(UAl)、與門(UB2)的輸入端分別接移相信號，反向器(UA2)、與門(UB2)的輸入端分別接不移相信號。反向器(UA1、UA2)輸出接與門(UBl)輸入端，反向器(UA1、UA2)的輸入端同時接與門(UB2)輸入端。與門(UBl)輸出接或門(UCl)和與門(UB4)的輸入端，與門(UB2)輸出接或門(UCl)和與門(UB5)的輸入端。或門(UCl)輸出接反向器(UA3)輸入端，反向器(UA3)輸出接或門(UC2)輸入端，或門(UC2)輸出接與門(UB3)輸入端。與門(UB3、UB4、UB5)輸出分別接 SO、SI 和 S2。本實用新型的優點和積極效果本實用新型提供的電路中的控制方式只有一個開關管工作於斬波狀態，成本降低，開關損耗減小，同時控制簡單，易於實現，可靠性高。

圖I是基於IGBT交流斬波器的主電路結構圖；圖2是斬波器的脈衝控制波形；[0018]圖3是脈衝控制電路基本結構框圖；圖4是脈衝控制電路原理圖。
具體實施方式
實施例I :一、基本原理I.主電路及控制邏輯主電路結構圖如圖I所示，斬波開關只使用一個開關管跨接在橋式二極體整流兩端。該交流斬波方案採用非互補的控制方式，其控制波形圖如圖2所示。其中Ui表示輸入電壓，Utl表不輸出電壓，L表不輸出電流。Stl和SpS2分別代表3個開關管的驅動信號。該 控制方式只有一個開關管工作於斬波狀態，成本降低，開關損耗減小，同時控制簡單，易於實現，可靠性高。由圖2可知，根據輸入電壓和輸出電流的相位關係，將一個工作周期分為4個區間。各區間的開關管工作狀態如表I所示。表I、開關管工作狀態表
權利要求1.一種基於IGBT交流斬波器的脈衝控制電路，其特徵在於該電路由四部分組成，包括電源部分，振蕩器部分，信號部分和邏輯控制部分，電源部分分別連接振蕩器部分和信號部分，振蕩器部分和信號部分的輸出同時連接邏輯控制部分。
2.根據權利要求I所述的電路，其特徵在於所述的電源部分主要由變壓器(Tl)和整流橋(BI)組成，變壓器(Tl)原邊通過開關(K)和保險(FU)接交流220V電源，變壓器副邊設有兩個線圈，其中第一線圈連接用於將交流電變為直流電的整流橋(BI)； 振蕩器部分經濾波電容(Cl)連接電源部分，振蕩器部分主要由555集成電路(UDl)和外圍器件構成可變寬度的脈衝發生器(PWM)，由555集成電路(UDl)的3腳輸出；其中，依次由第一電阻(R1)、第一電位器(RP1)、第二電阻(R2)、反向第二二極體(D2)和第二電容(C2)構成的串聯支路並接在555集成電路(UDI)的第8管腳和第I管腳之間，第7管腳和第6管腳之間並接正向第一二極體(Dl)，同時，第7管腳連接第一電位器(RPl)的中間接點，第6管腳和第2管腳共同連接第二二極體正向端和第二電容之間的節點，第5管腳經第三電容(C3)接地，第4、8管腳接電源部分的正極，第3管腳為振蕩器部分的輸出端； 信號部分包括變壓器副邊的第二線圈，第二電位器(RP2)和第四電容(C4)串接後並聯在第二線圈6V輸出，第二電位器(RP2)的中間接點與第二電位器(RP2)中的一端同時接第二線圈的一端，構成移相電路；第四電容(C4)與第二電位器(RP2)的連接節點即移相端分別連接到第一反向器(UAl)和第二與門(UB2)的輸入端；第四電容(C4)沒有移相的另一端分別連接第二反向器(UA2)和第二與門(UB2)的輸入端，第二線圈6V輸出的另一端接地，這樣就構成了兩個不同相位的信號輸出； 邏輯控制部分包括第一至第三反向器(UAl UA3)、第一至第五與門(UBl UB5)、第一和第二或門(UCl、UC2)組成；其中第一反向器(UAl)和第二反向器(UA2)的輸出分別連接第一與門(UBl)的輸入端；第一與門(UBl)的輸出端分別連接第一或門(UCl)和第四與門(UB4)的輸入端；第二與門(UB2)的輸出端分別連接第一或門(UCl)和第五與門(UB5)的輸入端；第一或門(UCl)的輸出端經第三反向器(UA3)連接第二或門(UC2)的輸入端，第二或門(UC2)的另一輸入端連接振蕩器部分的輸出端555集成電路(UDl)的第3管腳；第二或門(UC2)的輸出端連接第三與門(UB3)的輸入端，第三與門(UB3)的另一輸入端以及第四與門(UB4)和第五與門(UB5)的另一輸入端同時連接換向開關(HKl)的中間接點，換向開關(HKl)的一個連接位置經第三電阻(R3)連接電源部分的正極即高電平，換向開關(HKl)的另一個連接位置接地；第三與門(UB3)的輸出端連接開關管的驅動信號SO、第四與門(UB4)的輸出端連接開關管的驅動信號SI和第五與門(UB5)的輸出端連接開關管的驅動信號S2。
專利摘要一種基於IGBT交流斬波器的脈衝控制電路。該電路由四部分組成，包括電源部分，振蕩器部分，信號部分和邏輯控制部分，電源部分分別連接振蕩器部分和信號部分，振蕩器部分和信號部分的輸出同時連接邏輯控制部分。本實用新型提供的電路中的控制方式只有一個開關管工作於斬波狀態，成本降低，開關損耗減小，同時控制簡單，易於實現，可靠性高。
文檔編號H02M5/458GK202550896SQ20112053811
公開日2012年11月21日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者吳作明, 王棟業, 蔣坤 申請人:天津理工大學