CN209400936U - 无级无触点补偿式交流稳压装置及恒流恒压充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无级无触点补偿式交流稳压装置及恒流恒压充电装置，包括一个或多个单相稳压装置电路，单相稳压装置电路包括PWM输入端、与非门IC1、与非门IC2、与非门IC4、正反补偿信号输入端、或非门IC6、或非门IC7、或非门IC9、或非门IC3、或非门IC5、或非门IC8、或非门IC10、IGBT驱动器IC11、IGBT驱动器IC12、IGBT驱动器IC13、IGBT驱动器IC14、绝缘栅双极晶体管Q1、绝缘栅双极晶体管Q2、绝缘栅双极晶体管Q3、绝缘栅双极晶体管Q4、整流桥CR1、整流桥CR2、整流桥CR3、整流桥CR4、变压器T1。本实用新型不仅适合阻性负载，还适合容性和感性负载。

Description

无级无触点补偿式交流稳压装置及恒流恒压充电装置

技术领域

本实用新型涉及稳压装置及恒流恒压充电装置领域，具体地涉及一种无级无触点补偿式交流稳压装置及恒流恒压充电装置，尤其是一种无级无触点大功率补偿式交流稳压装置和一种高效大功率有级调节加无级调节恒流恒压充电装置。

背景技术

目前现有交流稳压电源最早伺服电机拖动碳刷调节电压第一代交流稳压电源，有火花，碳刷磨损大，有噪音，维护麻烦。二十一世纪初实用新型了用可控硅电子开关变压器抽头无触点有级调压稳压器，由于有级调压精度低，由于可控硅开关开关速度性能差，只能应用在阻性负载上。二十一世纪初人们已开始用IGBT做电子开关试制交流稳压器，由于人们将该补偿变压器作为普通工频变压器运行方式而无法成功，该变压器实际运行两种工作方式，当PWM脉宽调制高电平时该变压器运行于正激开关电源变压器状况，而在PWM脉宽调制低电平时，该补偿变压器运行于电流变压器状况，须将该变压器初级线圈短路。该变压器在一个PWM周期内运行方式转变二次，一般较难理解。

随着电动汽车飞速发展，电池技术不断发展，电池充电速度可允许半小时充足电，最新报道石墨烯电池可在5分钟内充足电。电池充电快对充电桩功率提出很高要求，以公交大巴车为例，电池容量270KWh，30分钟充足电充电机功率要600KW，如果5分钟充足电充电机功率要达到3500KW。现有充电桩基本上都是开关电源模块并联组成，目前开关电源模块由于元件器发展还跟不上，功率现在最大20KW，即 100KW需5个模块并联，现看到最大300KW由15个模块并联，并联多故障点多。并且开关电源效率一般85％左右，很难做到90％，损耗大发热高，一个模块需要好几个电风扇冷却，300KW要15个模块，里面单风扇就有30-50个。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种无级无触点补偿式交流稳压装置及恒流恒压充电装置。

根据本实用新型提供的一种无级无触点补偿式交流稳压装置，包括一个或多个单相稳压装置电路，所述单相稳压装置电路包括PWM输入端、与非门IC1、与非门IC2、与非门IC4、正反补偿信号输入端、或非门IC6、或非门IC7、或非门IC9、或非门IC3、或非门IC5、或非门IC8、或非门IC10、IGBT驱动器IC11、IGBT驱动器IC12、IGBT驱动器IC13、IGBT驱动器IC14、绝缘栅双极晶体管Q1、绝缘栅双极晶体管Q2、绝缘栅双极晶体管Q3、绝缘栅双极晶体管Q4、整流桥CR1、整流桥CR2、整流桥CR3、整流桥CR4、变压器T1；

所述PWM输入端分别连接与非门IC1的第一输入端、第二输入端，与非门IC1的输出端分别连接与非门IC2的第一输入端、第二输入端，与非门IC2的输出端分别连接或非门IC5的第一输入端、或非门IC10的第一输入端，或非门IC5的输出端连接IGBT驱动器IC12的输入端，IGBT驱动器IC12的接地端接地，IGBT驱动器IC12的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q2的集电极、整流桥CR2的1脚，IGBT驱动器IC12的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q2的基极，IGBT驱动器IC12的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q2的发射极、整流桥CR2的2脚，整流桥CR2的4脚分别连接整流桥CR1 的4脚、变压器T1的升压线圈T1S的第一端口；交流电输入端零线N分别连接整流桥 CR2的3脚、整流桥CR4的3脚、变压器T1的第二端口；变压器T1的补偿线圈T1B的两端分别连接交流电输入端火线UA、交流电输出端火线Ua；或非门IC10的输出端连接 IGBT驱动器IC14的输入端，IGBT驱动器IC14的接地端接地，IGBT驱动器IC14的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q4的集电极、整流桥CR4的1脚，IGBT驱动器IC14 的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q4的基极，IGBT驱动器IC14的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q4的发射极、整流桥CR4的2脚，整流桥CR4的4脚分别连接、整流桥CR3的4脚、变压器T1的降压线圈T1J的第三端口；

所述PWM输入端分别连接与非门IC4的第一输入端、第二输入端，与非门IC4的输出端分别连接或非门IC3的第一输入端、或非门IC8的第一输入端，或非门IC3的输出端连接IGBT驱动器IC11的输入端，IGBT驱动器IC11的接地端接地，IGBT驱动器IC11 的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q1的集电极、整流桥CR1的1脚，IGBT驱动器IC11的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q1的基极，IGBT驱动器IC11的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q1的发射极、整流桥CR1的2脚，整流桥CR1的4脚分别连接整流桥CR2的4脚、变压器T1的升压线圈T1S的第一端口；交流电输入端火线UA连接整流桥CR1的3脚、整流桥CR3的3脚；或非门IC8的输出端连接IGBT驱动器 IC13的输入端，IGBT驱动器IC13的接地端接地，IGBT驱动器IC13的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q3的集电极、整流桥CR3的1脚，IGBT驱动器IC13的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q3的基极，IGBT驱动器IC13的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q3的发射极、整流桥CR3的2脚；

所述正反补偿信号输入端分别连接或非门IC6的第一输入端、第二输入端，或非门IC6的输出端分别连接或非门IC7的第一输入端、第二输入端，或非门IC7的输出端分别连接或非门IC8的第二输入端、或非门IC10的第二输入端；

所述正反补偿信号输入端分别连接或非门IC9的第一输入端、第二输入端，或非门IC9的输出端分别连接或非门IC3的第二输入端、或非门IC5的第二输入端；

交流电输入端火线UA、交流电输入端零线N之间接入交流电源，交流电输出端火线Ua、交流电输出端零线N之间接入负载。

优选地，还包括延时电路，所述延时电路包括第一延时电路、第二延时电路、第三延时电路、第四延时电路，

所述第一延时电路连接在与非门IC1的输出端、与非门IC2的第二输入端之间，第一延时电路包括电阻R1、电容C1，所述电阻R1的一端连接与非门IC1的输出端，电阻 R1的另一端分别连接与非门IC2的第二输入端、电容C1的一个极板，电容C1的另一个极板连接地；

所述第二延时电路连接在PWM输入端、与非门IC4的第二输入端之间，第二延时电路包括电阻R2、电容C2，所述电阻R2的一端连接PWM输入端，电阻R2的另一端分别连接与非门IC4的第二输入端、电容C2的一个极板，电容C2的另一个极板连接地；

所述第三延时电路连接在或非门IC6的输出端、或非门IC7的第二输入端之间，第三延时电路包括电阻R3、电容C3，所述电阻R3的一端连接或非门IC6的输出端，电阻 R3的另一端分别连接或非门IC7的第二输入端、电容C3的一个极板，电容C3的另一个极板连接地；

所述第四延时电路连接在正反补偿信号输入端、或非门IC9的第二输入端之间，第四延时电路包括电阻R4、电容C4，所述电阻R4的一端连接正反补偿信号输入端，电阻 R4的另一端分别连接或非门IC9的第二输入端、电容C4的一个极板，电容C4的另一个极板连接地。

优选地，所述PWM输入端、正反补偿信号输入端分别连接单片机。

优选地，所述IGBT驱动器IC11、IGBT驱动器IC12、IGBT驱动器IC13、IGBT驱动器IC14采用厚膜电路。

优选地，所述绝缘栅双极晶体管Q1、绝缘栅双极晶体管Q2、绝缘栅双极晶体管Q3、绝缘栅双极晶体管Q4采用大功率晶体管。

优选地，所述变压器T1抽头能够滑动改变变压器T1升压线圈T1S、变压器T1降压线圈T1J的匝数，从而调节补偿电压的大小。

优选地，所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q1与整流桥CR1组成电流换向桥在变压器T1升压线圈T1S上加交流电源电压；所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q3与整流桥CR3 组成电流换向桥在变压器T1降压线圈T1J上加交流电源电压；所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q2与整流桥CR2组成换向桥将变压器T1升压线圈T1S短路；所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q4与整流桥CR4组成换向桥将变压器T1降压线圈T1J短路。

优选地，所述变压器T1是具有两种运行状态的工频变压器，一种状态是运行作为正激开关电源变压器，另一种状态是运行作为电流变压器。

根据本实用新型提供的一种恒流恒压充电装置，包括所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，所述无级无触点补偿式交流稳压装置能够对恒流恒压充电装置输出的电压或电流的无级细调。

优选地，还包括整流变压器，所述整流变压器能够对恒流恒压充电装置输出的电压或电流的有级粗调。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型电子开关采用IGBT大功率管，具有极高电压上升率和电流上升率，能适合各种负载，不仅适合阻性负载，还适合容性和感性负载；避免了采用可控硅开关时开关速度限制而不能应用于感性和容性负载的问题。

2、本实用新型电压正补偿或反补偿应用两个绝缘栅双极晶体管电子开关与两个整流桥组成，电流换向桥能够完成补偿变压器特殊工作性能要求，即PWM调节输入高电平时运行作为电压变压器，PWM调节输入低电平时运行作为电流变压器的工作要求。

3、本实用新型通过PWM输入信号和正反补偿输入信号(COM SIGNAL)，使得工作时永远仅打开一个绝缘栅双极晶体管电子开关，不会引起短路。

4、本实用新型采用延时电路，因为主开关绝缘栅双极晶体管开通与关断都要一定时间，关断一个主开关马上开通另一个主开关，由于关断会拖尾容易引起短路，增加阻容延时使一个开关关断延时几微秒钟时间作为另一个开关打开的死区时间，防止开关之间短路。

5、本实用新型恒流恒压充电装置采用有级加无级的方式对补偿电压进行调节，使得充电装置输出的电压更为稳定，且效率能够达到95％以上。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型无级无触点补偿式交流稳压装置电路图。

图2为本实用新型恒流恒压充电装置电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

根据本实用新型提供的一种无级无触点补偿式交流稳压装置，包括一个或多个单相稳压装置电路，所述单相稳压装置电路包括PWM输入端、与非门IC1、与非门IC2、与非门IC4、正反补偿信号输入端、或非门IC6、或非门IC7、或非门IC9、或非门IC3、或非门IC5、或非门IC8、或非门IC10、IGBT驱动器IC11、IGBT驱动器IC12、IGBT驱动器IC13、IGBT驱动器IC14、绝缘栅双极晶体管Q1、绝缘栅双极晶体管Q2、绝缘栅双极晶体管Q3、绝缘栅双极晶体管Q4、整流桥CR1、整流桥CR2、整流桥CR3、整流桥CR4、变压器T1；

所述PWM输入端分别连接与非门IC1的第一输入端、第二输入端，与非门IC1的输出端分别连接与非门IC2的第一输入端、第二输入端，与非门IC2的输出端分别连接或非门IC5的第一输入端、或非门IC10的第一输入端，或非门IC5的输出端连接IGBT驱动器IC12的输入端，IGBT驱动器IC12的接地端接地，IGBT驱动器IC12的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q2的集电极、整流桥CR2的1脚，IGBT驱动器IC12的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q2的基极，IGBT驱动器IC12的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q2的发射极、整流桥CR2的2脚，整流桥CR2的4脚分别连接整流桥CR1 的4脚、变压器T1的升压线圈T1S的第一端口；交流电输入端零线N分别连接整流桥 CR2的3脚、整流桥CR4的3脚、变压器T1的第二端口；变压器T1的补偿线圈T1B的两端分别连接交流电输入端火线UA、交流电输出端火线Ua；或非门IC10的输出端连接 IGBT驱动器IC14的输入端，IGBT驱动器IC14的接地端接地，IGBT驱动器IC14的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q4的集电极、整流桥CR4的1脚，IGBT驱动器IC14 的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q4的基极，IGBT驱动器IC14的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q4的发射极、整流桥CR4的2脚，整流桥CR4的4脚分别连接、整流桥CR3的4脚、变压器T1的降压线圈T1J的第三端口；

所述PWM输入端分别连接与非门IC4的第一输入端、第二输入端，与非门IC4的输出端分别连接或非门IC3的第一输入端、或非门IC8的第一输入端，或非门IC3的输出端连接IGBT驱动器IC11的输入端，IGBT驱动器IC11的接地端接地，IGBT驱动器IC11 的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q1的集电极、整流桥CR1的1脚，IGBT驱动器IC11的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q1的基极，IGBT驱动器IC11的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q1的发射极、整流桥CR1的2脚，整流桥CR1的4脚分别连接整流桥CR2的4脚、变压器T1的升压线圈T1S的第一端口；交流电输入端火线 UA连接整流桥CR1的3脚、整流桥CR3的3脚；或非门IC8的输出端连接IGBT驱动器 IC13的输入端，IGBT驱动器IC13的接地端接地，IGBT驱动器IC13的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q3的集电极、整流桥CR3的1脚，IGBT驱动器IC13的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q3的基极，IGBT驱动器IC13的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q3的发射极、整流桥CR3的2脚；

所述正反补偿信号输入端分别连接或非门IC6的第一输入端、第二输入端，或非门IC6的输出端分别连接或非门IC7的第一输入端、第二输入端，或非门IC7的输出端分别连接或非门IC8的第二输入端、或非门IC10的第二输入端；

所述正反补偿信号输入端分别连接或非门IC9的第一输入端、第二输入端，或非门IC9的输出端分别连接或非门IC3的第二输入端、或非门IC5的第二输入端；

交流电输入端火线UA、交流电输入端零线N之间接入交流电源，交流电输出端火线Ua、交流电输出端零线N之间接入负载。

还包括延时电路，所述延时电路包括第一延时电路、第二延时电路、第三延时电路、第四延时电路，所述第一延时电路连接在与非门IC1的输出端、与非门IC2的第二输入端之间，第一延时电路包括电阻R1、电容C1，所述电阻R1的一端连接与非门IC1的输出端，电阻R1的另一端分别连接与非门IC2的第二输入端、电容C1的一个极板，电容 C1的另一个极板连接地；所述第二延时电路连接在PWM输入端、与非门IC4的第二输入端之间，第二延时电路包括电阻R2、电容C2，所述电阻R2的一端连接PWM输入端，电阻R2的另一端分别连接与非门IC4的第二输入端、电容C2的一个极板，电容C2的另一个极板连接地；所述第三延时电路连接在或非门IC6的输出端、或非门IC7的第二输入端之间，第三延时电路包括电阻R3、电容C3，所述电阻R3的一端连接或非门IC6的输出端，电阻R3的另一端分别连接或非门IC7的第二输入端、电容C3的一个极板，电容C3的另一个极板连接地；所述第四延时电路连接在正反补偿信号输入端、或非门IC9 的第二输入端之间，第四延时电路包括电阻R4、电容C4，所述电阻R4的一端连接正反补偿信号输入端，电阻R4的另一端分别连接或非门IC9的第二输入端、电容C4的一个极板，电容C4的另一个极板连接地。

所述PWM输入端、正反补偿信号输入端分别连接单片机，所述PWM输入端输入PWM脉宽调制信号，所述正反补偿信号输入端输入正反补偿信号，所述PWM输入端在图1、图2中标注为PWM1，所述正反补偿信号输入端在图1、图2中标注为COM SIGNAL。所述 IGBT驱动器IC11、IGBT驱动器IC12、IGBT驱动器IC13、IGBT驱动器IC14采用厚膜电路，优选地，所述IGBT驱动器IC11、IGBT驱动器IC12、IGBT驱动器IC13、IGBT驱动器IC14采用TX-KA841。所述绝缘栅双极晶体管Q1、绝缘栅双极晶体管Q2、绝缘栅双极晶体管Q3、绝缘栅双极晶体管Q4采用大功率晶体管。所述变压器T1抽头能够滑动改变变压器T1升压线圈T1S、变压器T1降压线圈T1J的匝数，从而调节补偿电压的大小。所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q1与整流桥CR1组成电流换向桥在变压器T1升压线圈 T1S上加交流电源电压；所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q3与整流桥CR3组成电流换向桥在变压器T1降压线圈T1J上加交流电源电压；所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q2与整流桥CR2组成换向桥将变压器T1升压线圈T1S短路；所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q4与整流桥CR4组成换向桥将变压器T1降压线圈T1J短路。所述变压器T1是具有两种运行状态的工频变压器，一种状态是运行作为正激开关电源变压器，另一种状态是运行作为电流变压器。

根据本实用新型提供的一种恒流恒压充电装置，包括所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，所述无级无触点补偿式交流稳压装置能够对恒流恒压充电装置输出的电压或电流的无级细调。还包括整流变压器，所述整流变压器能够对恒流恒压充电装置输出的电压或电流的有级粗调。

如图1、图2所示，图中IC1-IC10是二输端逻辑门集成电路，逻辑门中连接电阻电容作为防止IGBT(绝缘栅双极型晶体管)大功率管短路而设置死区时间延时电路，其中 IC1、IC2、IC4是与非门，IC3、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9、IC10是或非门。IC11-IC14 是大功率管IGBT驱动器，即大功率管IGBT驱动厚膜电路，IGBT驱动器IC11、IGBT驱动器IC12、IGBT驱动器IC13、IGBT驱动器IC14的15脚是输入控制信号脚，14脚是接地脚，2脚、3脚是驱动IGBT工作脚，1脚是IGBT短路信号脚，1脚短路时超过一定电压时反馈IGBT驱动器作出短路处理信号。

变压器T1初级升压线圈T1S同名端与降压线圈T1J非同名端合并接输入电源零线N端，变压器T1补偿线圈T1B串联在电源线上，当初级正反补T1S、T1J线圈有电压时， T1B产同相或反相补偿电压达到所要求稳定电压。变压器T1具有两种运行状态工频变压器，当PWM高电平时，运行在正激开关电源变压器；当PWM低电平时，由于次级补偿线圈T1B串联在电源负载电流上，该变压器变成电流变压器，必须在变压器TI二端实行短路。

升压主电路由升压初级线圈T1S、主开关Q1、Q2，整流桥CR1、CR2构成电流换向桥。降压主电路由降压初级线圈T1J、主开关Q3、Q4、整流桥CR3、CR4构成电流换向桥。

根据本实用新型提供的一种恒流恒压充电装置，即一种高效大功率有级调节加无级调节恒流恒压充电装置，如图2所示，通过所述无级无触点补偿式交流稳压装置对恒流恒压充电装置输出的电压进行无级细调；通过整流变压器对恒流恒压充电装置输出的电压进行有级粗调，有级调节是整流变压器抽头由可控硅开关控制。优选地，T1B补偿线圈电压在0-10V，实现0-10V的细调，T1B补偿线圈电压输出到整流变压器T2C初级线圈；整流变压器初级线圈T2C按要求对应微调每10V抽头，10V一个抽头，即实现 10V一档对电压进行粗调，或者根据充电要求设置具体挡位作粗调，以达到充电恒流时所要求电流及恒压时所要求电压，至于每挡要求电压可根据效率及成本来设计，此电压也就是细调部分补偿变压器T1B最高输出电压。本实用新型的恒流恒压充电装置单机可达几千千瓦高效大功率有级调节加无级调节充电。图2中整流变压器T2C初级线圈按具体要求抽不同电压级数抽头，每级电压占最大电压比例小，微调功率小，因微调部分效率低，微调占比小影响总效率小，提高了总效率，但粗调级数多，可控硅开关多。假设电源相电压220V每级10V，微调只需调10V是220V的1/22，即微调损耗10％时，总体损耗10％的1/22，也就总效降低了0.46％。本实用新型恒流恒压充电装置中大功率高压整流电路变压器效率为97％以上，减去无级无触点补偿式交流稳压装置损耗1％左右，总体效率能够达到95％以上。

基于本实用新型的进一步改进，还具有如下特点：

无级无触点补偿式交流稳压装置的稳压过程及原理如下：

当交流电压输入端输入的电压低于所要求输出的稳定电压时，单片机根据A/D转换来信号，发出正补偿高电平信号，经或非门IC9延时反相后加到或非门IC3、或非门IC5 的各一个输入端而选通或非门IC3、或非门IC5做正补偿信号，此时单片机调压PWM脉宽高电平信号经与非门IC4反相延时后也加到或非门IC3上，或非门IC3输出PWM脉宽信号到IGBT驱动器IC11，打开主开关绝缘栅双极晶体管Q1与整流桥CR1组成换向桥在升压线圈T1S上加电源电压，在补偿线圈T1B两端产生与电源电压同相补偿电压，此补偿电压值与单片机按输入电压与要求输出稳定电压差值运算所需PWM脉宽相对应，加在电源上达到稳定输出电压目的。当PWM信号低电平时，由于负载与补偿线圈T1B串联，变压器T1成为电流变压器，此时PWM信号经与非门IC1(反相器)变高电平再经与非门 IC2延时反相后到或非门IC5输入一端，此时或非门IC5另一输入端已被正补偿信号选通，或非门IC5输出一个与PWM反相脉冲到IGBT驱动器IC12驱动打开主开关绝缘栅双极晶体管Q2与整流桥CR2组成换向桥将升压线圈T1S短路。

同理当交流电压输入端输入电压高于要求输出的稳定电压时，单片机根据A/D转换来信号，发出反补偿低电平信号经或非门IC6反相到高电平，再经过或非门IC7延时反相后加到或非门IC8、或非门IC10的各一个输入端而选通或非门IC8、或非门IC10做反补偿信号，此时单片机调压PWM脉宽信号高电平经与非门IC4反相延时后也加到或非门IC8上，或非门IC8输出PWM脉宽信号到IGBT驱动器IC13驱动打开主开关绝缘栅双极晶体管Q3与整流桥CR3组成换向桥在降压线圈T1J上加电源电压，在补偿线圈T1B 两端产生与电源电压反相补偿电压，此补偿电压值和单片机按输入电压与要求输出稳定电压差值运算所需PWM脉宽相对应，加到电源线上达到稳定电压输出目的。当PWM信号低电平时，由于负载与补偿线圈T1B串联，变压器T1变成电流变压器，此时PWM信号经与非门IC1(反相器)反相变高电平再经与非门IC2延时反相后到或非门IC10，此时或非门IC10另一输入端已被反补偿信号或非门IC7选通，或非门IC10输出一个与PWM 反相脉冲到IGBT驱动器IC14驱动打开主开关绝缘栅双极晶体管Q4与整流桥CR4组成换向桥将降压线圈TIJ短路。

这是单相稳压原理，多个单项组成分相调压，优选地，所述无级无触点补偿式交流稳压装置包括三个单相稳压装置电路，不管三相输入电压不平衡或负载不平衡都能达到三相平衡输出。

图1或图2中IC1-IC10组成硬件分配PWM信号永远仅开通一个主开关绝缘栅双极晶体管，不会引起短路。主开关IGBT开通与关断都要一定时间，关断一个主开关马上开通另一个主开关由关断会拖尾容易引起短路，所以在IC2、IC4、IC7、IC9加了阻容延时做一个开关关断延时几微秒钟时间作为二开关死区时间，防止开关之间短路，即为了防止IGBT(绝缘栅双极晶体管)大功率管短路而设置死区时间延时电路。这样避免用软件控制由于干扰而程序跑乱引起短路。

所述恒流恒压充电装置有级调节电压的过程及原理如下：

有级电压调节为三相电压调节，这里描述三相中A相具体线路及原理，B相、C相原理同A相。

刚开始充电时单片机输出粗调最低档N挡信号打开Qn三极管，AKn继电器吸合，可控硅开关SCRn两控制极接通，最低电压挡接通，T2C变压器初级线圈通电，在二次线圈 T22S及二次线圈T22J感应最低充电电压，经二组三相整流桥整流后有12波直流电压输出给电池充电。此时电流互感器发给单片机电流信号，单片机根据此电流信号经A/D转换后运算，若低于要求电流，发出正补偿信号，并按要求电流与实际电流运算后发出PWM 占空比信号在变压器初级线圈T2C加电压直到达到要求电流。随着充电电池电压随充电时间不断提高，PWM脉宽占空比不断加大，当占空比到最大值后，充电电流达不到要求值，单片机发出换挡信号n-1档，Qn-1三极管导通，AKn-1继电器吸合，可控硅开关SCRn-1 两控制极接通电压提高一挡接通，PWM脉宽占空比从最小开始，按要求电流稳流输出相应占空比。这样一直运行直到换挡到Q6三极管打开，AK6继电器吸合，可控硅开关SCR1 两控制极接通，最高一挡接通，PWM占空比在最小，当充电电压达到电池最高电压时，单片机接到最高电压信号后，以此电压为恒压值充电，按恒电压值输出PWM占空比，电流慢慢减小直至充足为止。

电网电压动态变化不稳定不可能在各挡电压点上，此时单片机根据实际电压情况作正反补偿控制，输出正反补偿信号。电网电压白天夜里差值很大地方，粗调挡位增加即可。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种无级无触点补偿式交流稳压装置，其特征在于，包括一个或多个单相稳压装置电路，所述单相稳压装置电路包括PWM输入端、与非门IC1、与非门IC2、与非门IC4、正反补偿信号输入端、或非门IC6、或非门IC7、或非门IC9、或非门IC3、或非门IC5、或非门IC8、或非门IC10、IGBT驱动器IC11、IGBT驱动器IC12、IGBT驱动器IC13、IGBT驱动器IC14、绝缘栅双极晶体管Q1、绝缘栅双极晶体管Q2、绝缘栅双极晶体管Q3、绝缘栅双极晶体管Q4、整流桥CR1、整流桥CR2、整流桥CR3、整流桥CR4、变压器T1；

所述PWM输入端分别连接与非门IC1的第一输入端、第二输入端，与非门IC1的输出端分别连接与非门IC2的第一输入端、第二输入端，与非门IC2的输出端分别连接或非门IC5的第一输入端、或非门IC10的第一输入端，或非门IC5的输出端连接IGBT驱动器IC12的输入端，IGBT驱动器IC12的接地端接地，IGBT驱动器IC12的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q2的集电极、整流桥CR2的1脚，IGBT驱动器IC12的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q2的基极，IGBT驱动器IC12的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q2的发射极、整流桥CR2的2脚，整流桥CR2的4脚分别连接整流桥CR1的4脚、变压器T1的升压线圈T1S的第一端口；交流电输入端零线N分别连接整流桥CR2的3脚、整流桥CR4的3脚、变压器T1的第二端口；变压器T1的补偿线圈T1B的两端分别连接交流电输入端火线UA、交流电输出端火线Ua；或非门IC10的输出端连接IGBT驱动器IC14的输入端，IGBT驱动器IC14的接地端接地，IGBT驱动器IC14的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q4的集电极、整流桥CR4的1脚，IGBT驱动器IC14的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q4的基极，IGBT驱动器IC14的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q4的发射极、整流桥CR4的2脚，整流桥CR4的4脚分别连接、整流桥CR3的4脚、变压器T1的降压线圈T1J的第三端口；

所述PWM输入端分别连接与非门IC4的第一输入端、第二输入端，与非门IC4的输出端分别连接或非门IC3的第一输入端、或非门IC8的第一输入端，或非门IC3的输出端连接IGBT驱动器IC11的输入端，IGBT驱动器IC11的接地端接地，IGBT驱动器IC11的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q1的集电极、整流桥CR1的1脚，IGBT驱动器IC11的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q1的基极，IGBT驱动器IC11的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q1的发射极、整流桥CR1的2脚，整流桥CR1的4脚分别连接整流桥CR2的4脚、变压器T1的升压线圈T1S的第一端口；交流电输入端火线UA连接整流桥CR1的3脚、整流桥CR3的3脚；或非门IC8的输出端连接IGBT驱动器IC13的输入端，IGBT驱动器IC13的接地端接地，IGBT驱动器IC13的第一输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q3的集电极、整流桥CR3的1脚，IGBT驱动器IC13的第二输出端连接绝缘栅双极晶体管Q3的基极，IGBT驱动器IC13的第三输出端分别连接绝缘栅双极晶体管Q3的发射极、整流桥CR3的2脚；

所述正反补偿信号输入端分别连接或非门IC6的第一输入端、第二输入端，或非门IC6的输出端分别连接或非门IC7的第一输入端、第二输入端，或非门IC7的输出端分别连接或非门IC8的第二输入端、或非门IC10的第二输入端；

所述正反补偿信号输入端分别连接或非门IC9的第一输入端、第二输入端，或非门IC9的输出端分别连接或非门IC3的第二输入端、或非门IC5的第二输入端；

交流电输入端火线UA、交流电输入端零线N之间接入交流电源，交流电输出端火线Ua、交流电输出端零线N之间接入负载。

2.根据权利要求1所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，其特征在于，还包括延时电路，所述延时电路包括第一延时电路、第二延时电路、第三延时电路、第四延时电路，

所述第一延时电路连接在与非门IC1的输出端、与非门IC2的第二输入端之间，第一延时电路包括电阻R1、电容C1，所述电阻R1的一端连接与非门IC1的输出端，电阻R1的另一端分别连接与非门IC2的第二输入端、电容C1的一个极板，电容C1的另一个极板连接地；

所述第二延时电路连接在PWM输入端、与非门IC4的第二输入端之间，第二延时电路包括电阻R2、电容C2，所述电阻R2的一端连接PWM输入端，电阻R2的另一端分别连接与非门IC4的第二输入端、电容C2的一个极板，电容C2的另一个极板连接地；

所述第三延时电路连接在或非门IC6的输出端、或非门IC7的第二输入端之间，第三延时电路包括电阻R3、电容C3，所述电阻R3的一端连接或非门IC6的输出端，电阻R3的另一端分别连接或非门IC7的第二输入端、电容C3的一个极板，电容C3的另一个极板连接地；

所述第四延时电路连接在正反补偿信号输入端、或非门IC9的第二输入端之间，第四延时电路包括电阻R4、电容C4，所述电阻R4的一端连接正反补偿信号输入端，电阻R4的另一端分别连接或非门IC9的第二输入端、电容C4的一个极板，电容C4的另一个极板连接地。

3.根据权利要求1所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，其特征在于，所述PWM输入端、正反补偿信号输入端分别连接单片机。

4.根据权利要求1所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，其特征在于，所述IGBT驱动器IC11、IGBT驱动器IC12、IGBT驱动器IC13、IGBT驱动器IC14采用厚膜电路。

5.根据权利要求1所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，其特征在于，所述绝缘栅双极晶体管Q1、绝缘栅双极晶体管Q2、绝缘栅双极晶体管Q3、绝缘栅双极晶体管Q4采用大功率晶体管。

6.根据权利要求1所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，其特征在于，所述变压器T1抽头能够滑动改变变压器T1升压线圈T1S、变压器T1降压线圈T1J的匝数，从而调节补偿电压的大小。

7.根据权利要求1所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，其特征在于，所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q1与整流桥CR1组成电流换向桥在变压器T1升压线圈T1S上加交流电源电压；所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q3与整流桥CR3组成电流换向桥在变压器T1降压线圈T1J上加交流电源电压；所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q2与整流桥CR2组成换向桥将变压器T1升压线圈T1S短路；所述导通后的绝缘栅双极晶体管Q4与整流桥CR4组成换向桥将变压器T1降压线圈T1J短路。

8.根据权利要求1所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，其特征在于，所述变压器T1是具有两种运行状态的工频变压器，一种状态是运行作为正激开关电源变压器，另一种状态是运行作为电流变压器。

9.一种恒流恒压充电装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的无级无触点补偿式交流稳压装置，所述无级无触点补偿式交流稳压装置能够对恒流恒压充电装置输出的电压或电流的无级细调。

10.根据权利要求9所述的恒流恒压充电装置，其特征在于，还包括整流变压器，所述整流变压器能够对恒流恒压充电装置输出的电压或电流的有级粗调。