CN112769140A - 一种交流稳压器及供电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电力技术领域，提供了一种交流稳压器及供电设备，所述交流稳压器包括：交流稳压模块和反峰能量回收模块；交流稳压模块用于接收外部输入的交流电压，并对交流电压进行补偿，输出补偿后的交流电压；反峰能量回收模块与交流稳压模块中各个补偿变压器的初级线圈连接，用于对各个补偿变压器的初级线圈上产生的反峰能量进行吸收和再利用。本发明能够解决交流稳压器中与各个补偿变压器初级线圈并联的可控开关容易过压损坏的问题，提高了交流稳压器的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种交流稳压器及供电设备。
背景技术
交流稳压器被广泛使用在各行业中，用于对交流输入的电压进行补偿，得到稳定的交流电压。
现有的交流稳压器通常包括多个串联的补偿变压器，通过控制交流稳压器中与各个补偿变压器初级线圈串并联的可控开关的通断，来将不同的补偿变压器接入电路，实现对交流输入的电压进行不同程度的补偿，并且，为了防止一组串并联的可控开关同时导通，串并联的可控开关之间预设有死区时间。
然而，本申请的发明人发现，在死区时间内，补偿变压器的初级线圈会产生较大的反峰电压，该反峰电压会施加到与补偿变压器初级线圈并联的可控开关上，容易造成可控开关过压击穿。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种交流稳压器及供电设备，以解决现有技术中交流稳压器的可控开关容易过压击穿的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种交流稳压器，包括：
交流稳压模块和反峰能量回收模块；
交流稳压模块用于接收外部输入的交流电压，并对交流电压进行补偿，输出补偿后的交流电压；
反峰能量回收模块与交流稳压模块中各个补偿变压器的初级线圈连接，用于对各个补偿变压器的初级线圈上产生的反峰能量进行吸收和再利用。
可选的，交流稳压模块包括：
电压控制单元、电压补偿单元和补偿方向控制单元；
电压控制单元用于检测外部输入的交流电压，并根据交流电压生成第一控制信号和第二控制信号；第一控制信号用于控制电压补偿单元中各个可控开关的通断，第二控制信号用于控制补偿方向控制单元中各个可控开关的通断；
电压补偿单元用于接收外部输入的交流电压，并对交流电压进行补偿，输出补偿后的交流电压；
电压补偿单元和补偿方向控制单元连接；反峰能量回收模块与电压补偿单元中各个补偿变压器的初级线圈连接，用于吸收各个补偿变压器的初级线圈上产生的反峰能量。
可选的，电压补偿单元包括：
至少一个补偿变压器、与补偿变压器一一对应的第一可控开关以及与补偿变压器一一对应的第二可控开关；
各个补偿变压器的次级绕组串联连接形成串联支路，串联支路的第一端用于连接外部的火线输入端，串联支路的第二端作为交流稳压模块的火线输出端；各个补偿变压器的初级绕组的第一端与各个第一可控开关的第一端连接，各个第一可控开关的第二端以及各个补偿变压器的初级绕组的第二端分别与补偿方向控制单元连接；各个第二可控开关并联在各个补偿变压器的初级绕组的第一端和第二端之间。
可选的，交流稳压器还包括：
第一保险开关；
第一保险开关串联在交流稳压模块的补偿通路上，用于在补偿通路上的电流达到预设电流阈值时断开，以对交流稳压模块进行保护。
可选的，交流稳压器还包括：
保险开关检测控制模块和至少一个第二保险开关；
第二保险开关与交流稳压模块中各个补偿变压器一一对应，且第二保险开关并联在补偿变压器的初级线圈的第一端和第二端之间；
保险开关检测控制模块用于检测第一保险开关的通断状态，并在第一保险开关处于断开状态时，根据各个补偿变压器的初级线圈上的电压控制各个第二保险开关的通断状态。
可选的，保险开关检测控制模块具体用于：
在第一保险开关处于断开状态时，若某个补偿变压器的初级线圈上的电压大于预设电压阈值，则控制该补偿变压器对应的第二保险开关处于闭合状态。
可选的，反峰能量回收模块包括：
第一整流单元、储能电容和辅助电源；
第一整流单元的第一输入端分别与交流稳压模块中各个补偿变压器的初级线圈的第一端连接，第一整流单元的第二输入端分别与交流稳压模块中各个补偿变压器的初级线圈的第二端连接；
第一整流单元的第一输出端与辅助电源的第一输入端连接，第一整流单元的第二输出端与辅助电源的第二输入端连接，第一整流单元的第一输出端与辅助电源的第一输入端连接所形成的公共连接端与储能电容的第一端连接，第一整流单元的第二输出端与辅助电源的第二输入端连接所形成的公共连接端与储能电容的第二端连接。
可选的，反峰能量回收模块还包括：
第二整流单元；
第二整流单元的第一输入端用于连接外部的火线输入端，第二整流单元的第二输入端用于连接外部的零线输入端，第二整流单元的第一输出端与第一整流单元的第一输出端连接，第二整流单元的第二输出端与第一整流单元的第二输出端连接。
可选的，第一可控开关和第二可控开关为双向晶闸管、继电器或绝缘栅双极型晶闸管。
本发明实施例的第二方面提供了一种供电设备，该供电设备包括隔离变压器以及如本发明实施例的第一方面提供的交流稳压器，隔离变压器的初级绕组用于连接外部的交流电源，隔离变压器的次级绕组与交流稳压器的交流输入端连接。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本发明通过将反峰能量回收模块与交流稳压器中各个补偿变压器的初级线圈连接，当各个补偿变压器的初级线圈产生反峰能量时，反峰能量回收模块能够将反峰能量吸收和再利用，防止可控开关过压击穿。本发明能够解决交流稳压器中与各个补偿变压器初级线圈并联的可控开关容易过压损坏的问题，提高了交流稳压器的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的交流稳压器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的供电设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本发明实施例的第一方面提供了一种交流稳压器，如图1所示，该交流稳压器具体可以包括：交流稳压模块11和反峰能量回收模块12。
交流稳压模块11用于接收外部输入的交流电压，并对交流电压进行补偿，输出补偿后的交流电压。
反峰能量回收模块12与交流稳压模块11中各个补偿变压器的初级线圈连接，用于对各个补偿变压器的初级线圈上产生的反峰能量进行吸收和再利用。
可选的，作为本发明实施例第一方面提供的交流稳压器的一种具体的实施方式，交流稳压模块11包括：
电压控制单元111、电压补偿单元112和补偿方向控制单元113；
电压控制单元111用于检测外部输入的交流电压，并根据交流电压生成第一控制信号和第二控制信号，第一控制信号用于控制电压补偿单元112中各个可控开关的通断，第二控制信号用于控制补偿方向控制单元113中各个可控开关的通断。电压补偿单元112用于接收外部输入的交流电压，并对交流电压进行补偿，输出补偿后的交流电压。电压补偿单元112和补偿方向控制单元113连接。反峰能量回收模块12与电压补偿单元112中各个补偿变压器的初级线圈连接，用于吸收各个补偿变压器的初级线圈上产生的反峰能量。
可选的，作为本发明实施例第一方面提供的交流稳压器的一种具体的实施方式，电压补偿单元112包括：
至少一个补偿变压器(图1以三个补偿变压器T1、T2、T3为示例进行说明)、与补偿变压器一一对应的第一可控开关S1以及与补偿变压器一一对应的第二可控开关S2。
各个补偿变压器的次级绕组串联连接形成串联支路，串联支路的第一端用于连接外部的火线输入端，串联支路的第二端作为交流稳压模块11的火线输出端；各个补偿变压器的初级绕组的第一端与各个第一可控开关S1的第一端连接，各个第一可控开关S1的第二端以及各个补偿变压器的初级绕组的第二端分别与补偿方向控制单元113连接；各个第二可控开关S2并联在各个补偿变压器的初级绕组的第一端和第二端之间。
在本发明实施例中，通过控制第一可控开关S1和第二可控开关S2互补导通，可以将补偿变压器接入电路或者短路，以满足不同补偿电压的需求。例如，对于补偿变压器T1，若S1闭合、S2断开，则补偿变压器T1接入电路，若S1断开、S2闭合，则补偿变压器T1短路。
然而，当第一可控开关S1和第二可控开关S2同时闭合时，则会引起电路异常，为了防止此种情况发生，需要在第一可控开关S1和第二可控开关S2之间设置一定的死区时间，但是，本申请的发明人发现，在死区时间内，补偿变压器的初级线圈上会产生较大的反峰电压，该反峰电压施加到第二可控开关S2上，容易造成第二可控开关S2过压击穿。
因此，本发明通过在交流稳压器中添加反峰能量回收模块12，将交流稳压器中各个补偿变压器的初级绕组与反峰能量回收模块12连接，当补偿变压器的初级绕组上产生反峰能量时，反峰能量回收模块12能够将反峰能量吸收和再利用，防止第二可控开关S2过压击穿。
在本发明实施例中，补偿方向控制单元113的具体结构如下：
补偿方向控制单元113包括第三可控开关S3、第四可控开关S4、第五可控开关S5和第六可控开关S6。
第三可控开关S3、第四可控开关S4、第五可控开关S5和第六可控开关S6依次连接构成H桥电路结构。第三可控开关S3与第四可控开关S4连接所形成的公共连接端作为补偿方向控制单元113的第一端连接至各个第一可控开关S1的第二端，第四可控开关S4与第五可控开关S5连接所形成的公共连接端作为补偿方向控制单元113的第四端，补偿方向控制单元113的第四端用于连接外部的零线输入端，第五可控开关S5与第六可控开关S6连接所形成的公共连接端作为补偿方向控制单元113的第二端连接至各个补偿变压器的初级绕组的第二端，第六可控开关S6与第三可控开关S3连接所形成的公共连接端作为补偿方向控制单元113的第三端连接至交流稳压模块11的火线输出端。
其中，第三可控开关S3与第五可控开关S5形成一组同时通断的开关组，第四可控开关S4与第六可控开关S6形成一组同时通断的开关组，通过控制两组开关组进行互补通断可以控制补偿电压的方向。
可选的，作为本发明实施例第一方面提供的交流稳压器的一种具体的实施方式，交流稳压器还包括第一保险开关S7。
第一保险开关S7串联在交流稳压模块11的补偿通路上，用于在交流稳压模块的电流达到预设电流阈值时断开，以对交流稳压模块进行保护。
在本发明实施例中，交流稳压模块11的补偿通路为交流稳压模块11中产生补偿电压的通路，例如图1所示，第一保险开关S7串联在补偿方向控制单元113的第三端与交流稳压模块11的火线输出端之间。
当交流稳压器处于正常工作状态下，第一保险开关S7处于闭合状态，当交流稳压器发生异常，例如第一可控开关S1和第二可控开关S2同时闭合时，交流稳压模块11的补偿通路中会产生较大的电流，当交流稳压模块11的补偿通路中的电流达到预设电流阈值时，第一保险开关S7可以迅速断开，切断回路，以对交流稳压模块11中的器件进行保护。
可选的，作为本发明实施例第一方面提供的交流稳压器的一种具体的实施方式，交流稳压器还包括：
保险开关检测控制模块13和至少一个第二保险开关S8；
第二保险开关S8与交流稳压模块中各个补偿变压器一一对应，且第二保险开关S8并联在补偿变压器的初级线圈的第一端和第二端之间；
保险开关检测控制模块13用于检测第一保险开关S7的通断状态，并在第一保险开关S7处于断开状态时，根据各个补偿变压器的初级线圈上的电压控制各个第二保险开关S8的通断状态。
可选的，作为本发明实施例第一方面提供的交流稳压器的一种具体的实施方式，保险开关检测控制模块13具体用于：
在第一保险开关S7处于断开状态时，若某个补偿变压器的初级线圈上的电压大于预设电压阈值，则控制该补偿变压器对应的第二保险开关S8处于闭合状态。
在本发明实施例中，本申请的发明人发现，当某一组第一可控开关S1和第二可控开关S2发生异常同时闭合，第一保险开关S7断开时，其余补偿变压器对应的第二可控开关S2可能是闭合状态，也可能是断开状态，若第二可控开关S2为断开状态，则补偿变压器初级线圈上会产生较高的电压，该电压施加在第二可控开关S2上，容易造成第二可控开关S2过压损坏。
因此，本发明通过保险开关检测控制模块13检测第一保险开关S7的通断情况，当第一保险开关S7断开时，通过检测各个补偿变压器初级线圈上的电压，当某个补偿变压器初级线圈上的电压大于预设电压阈值时，控制对应的第二保险开关S8闭合，将该补偿变压器短路，以对第二可控开关S2进行保护。
可选的，作为本发明实施例第一方面提供的交流稳压器的一种具体的实施方式，反峰能量回收模块12包括：第一整流单元121、储能电容122和辅助电源123。
第一整流单元121的第一输入端分别与交流稳压模块中各个补偿变压器的初级线圈的第一端连接，第一整流单元121的第二输入端分别与交流稳压模块11中各个补偿变压器的初级线圈的第二端连接，第一整流单元121的第一输出端与辅助电源123的第一输入端连接，第一整流单元121的第二输出端与辅助电源123的第二输入端连接。
第一整流单元121的第一输出端与辅助电源123的第一输入端连接所形成的公共连接端与储能电容122的第一端连接，第一整流单元121的第二输出端与辅助电源123的第二输入端连接所形成的公共连接端与储能电容122的第二端连接。
可选的，作为本发明实施例第一方面提供的交流稳压器的一种具体的实施方式，反峰能量回收模块12还包括：第二整流单元124。
第二整流单元124的第一输入端用于连接外部的火线输入端，第二整流单元124的第二输入端用于连接外部的零线输入端，第二整流单元124的第一输出端与第一整流单元121的第一输出端连接，第二整流单元124的第二输出端与第一整流单元121的第二输出端连接。
在本发明实施例中，储能电容122能够对整流后的能量进行滤波和存储，并将能量提供给辅助电源123，辅助电源123可以与外部的负载连接，以实现反峰能量的再利用。
同时，为了保证辅助电源123能够满足外部负载的用电需求，本发明还设置有第二整流单元124，当补偿变压器的初级线圈上不存在反峰能量时，第二整流单元124可以通过交流输入为外部负载提供220V交流电压，当补偿变压器的初级线圈上产生反峰能量时，由于反峰能量高于220V，反峰能量回收模块12切换至第一整流单元121工作，通过吸收的反峰能量为外部负载供电。另外，作为一种较优的实施方式，如图1所示，反峰能量回收模块12还可以包括一限流电阻125，用于对整流后的能量进行限流。
可选的，作为本发明实施例第一方面提供的交流稳压器的一种具体的实施方式，第一可控开关S1和第二可控开关S2为双向SCR晶闸管、继电器或绝缘栅双极型晶闸管。
本发明实施例的第二方面提供了一种供电设备，如图2所示，该供电设备包括隔离变压器以及如本发明实施例的第一方面提供的交流稳压器，隔离变压器的初级绕组用于连接外部的交流电源，隔离变压器的次级绕组与交流稳压器的交流输入端连接。
在本发明实施例中，隔离变压器用于将外部电源输入的380V的交流电转换为220V的交流电。
由以上内容可知，本发明通过反峰能量回收模块12来吸收各个补偿变压器的初级线圈产生的反峰能量，以及在各个补偿变压器的初级线圈的两端之间并联第二保险开关S8，当第一保险开关S7断开时，通过闭合第二保险开关S8将各个补偿变压器短路，解决了交流稳压器中与各个补偿变压器初级线圈并联的可控开关容易过压损坏的问题，提高了交流稳压器的稳定性。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种交流稳压器，其特征在于，包括：
交流稳压模块和反峰能量回收模块；
所述交流稳压模块用于接收外部输入的交流电压，并对所述交流电压进行补偿，输出补偿后的交流电压；
所述反峰能量回收模块与所述交流稳压模块中各个补偿变压器的初级线圈连接，用于对各个补偿变压器的初级线圈上产生的反峰能量进行吸收和再利用。
2.如权利要求1所述的交流稳压器，其特征在于，所述交流稳压模块包括：
电压控制单元、电压补偿单元和补偿方向控制单元；
所述电压控制单元用于检测外部输入的交流电压，并根据所述交流电压生成第一控制信号和第二控制信号；所述第一控制信号用于控制所述电压补偿单元中各个可控开关的通断，所述第二控制信号用于控制所述补偿方向控制单元中各个可控开关的通断；
所述电压补偿单元用于接收外部输入的交流电压，并对所述交流电压进行补偿，输出补偿后的交流电压；
所述电压补偿单元和所述补偿方向控制单元连接；所述反峰能量回收模块与所述电压补偿单元中各个补偿变压器的初级线圈连接，用于吸收各个补偿变压器的初级线圈上产生的反峰能量。
3.如权利要求2所述的交流稳压器，其特征在于，所述电压补偿单元包括：
至少一个补偿变压器、与补偿变压器一一对应的第一可控开关以及与补偿变压器一一对应的第二可控开关；
各个补偿变压器的次级绕组串联连接形成串联支路，所述串联支路的第一端用于连接外部的火线输入端，所述串联支路的第二端作为所述交流稳压模块的火线输出端；各个补偿变压器的初级绕组的第一端与各个第一可控开关的第一端连接，各个第一可控开关的第二端以及各个补偿变压器的初级绕组的第二端分别与所述补偿方向控制单元连接；各个第二可控开关并联在各个补偿变压器的初级绕组的第一端和第二端之间。
4.如权利要求1所述的交流稳压器，其特征在于，还包括：
第一保险开关；
所述第一保险开关串联在所述交流稳压模块的补偿通路上，用于在所述补偿通路上的电流达到预设电流阈值时断开，以对交流稳压模块进行保护。
5.如权利要求4所述的交流稳压器，其特征在于，还包括：
保险开关检测控制模块和至少一个第二保险开关；
所述第二保险开关与所述交流稳压模块中各个补偿变压器一一对应，且所述第二保险开关并联在所述补偿变压器的初级线圈的第一端和第二端之间；
所述保险开关检测控制模块用于检测所述第一保险开关的通断状态，并在所述第一保险开关处于断开状态时，根据各个补偿变压器的初级线圈上的电压控制各个第二保险开关的通断状态。
6.如权利要求5所述的交流稳压器，其特征在于，所述保险开关检测控制模块具体用于：
在所述第一保险开关处于断开状态时，若某个补偿变压器的初级线圈上的电压大于预设电压阈值，则控制该补偿变压器对应的第二保险开关处于闭合状态。
7.如权利要求1所述的交流稳压器，其特征在于，所述反峰能量回收模块包括：
第一整流单元、储能电容和辅助电源；
所述第一整流单元的第一输入端分别与所述交流稳压模块中各个补偿变压器的初级线圈的第一端连接，所述第一整流单元的第二输入端分别与所述交流稳压模块中各个补偿变压器的初级线圈的第二端连接；
所述第一整流单元的第一输出端与所述辅助电源的第一输入端连接，所述第一整流单元的第二输出端与所述辅助电源的第二输入端连接，所述第一整流单元的第一输出端与所述辅助电源的第一输入端连接所形成的公共连接端与所述储能电容的第一端连接，所述第一整流单元的第二输出端与所述辅助电源的第二输入端连接所形成的公共连接端与所述储能电容的第二端连接。
8.如权利要求7所述的交流稳压器，其特征在于，所述反峰能量回收模块还包括：
第二整流单元；
所述第二整流单元的第一输入端用于连接外部的火线输入端，所述第二整流单元的第二输入端用于连接外部的零线输入端，所述第二整流单元的第一输出端与所述第一整流单元的第一输出端连接，所述第二整流单元的第二输出端与所述第一整流单元的第二输出端连接。
9.如权利要求3所述的交流稳压器，其特征在于，所述第一可控开关和所述第二可控开关为双向晶闸管、继电器或绝缘栅双极型晶闸管。
10.一种供电设备，其特征在于，所述供电设备包括隔离变压器以及如权利要求1-9任一项所述的交流稳压器，所述隔离变压器的初级绕组用于连接外部的交流电源，所述隔离变压器的次级绕组与所述交流稳压器的交流输入端连接。
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- 2020-12-28 CN CN202011583014.2A patent/CN112769140A/zh active Pending
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