一种新型隔离式单相全控调压电源

1.本实用新型涉及交流电源设备技术领域，尤其涉及一种新型隔离式单相全控调压电源。


背景技术：

2.随着电力电子技术与控制mcu的发展，出现用电力电子开关实现交流调压，由于采用高频开关和算法控制，使得电源具有高频化、数字化及抗干扰能力强等优点，结合电源应用场合的特点而研制的交流调压电源成为主流。
3.但是传统的交流调压器多采用接触式变压器通过手动调节碳刷位置来调压的方式，工频变压器，存在电源体积大、设备笨重、调压精度较低及碳刷的维护与更换等缺点。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中交流调压器多采用接触式变压器通过手动调节碳刷位置来调压的方式，工频变压器，存在电源体积大、设备笨重的问题，而提出的一种新型隔离式单相全控调压电源。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种新型隔离式单相全控调压电源，包括依次相连的不可控整流电路、高频逆变电路、高频变压器、整流电路、直流调压电路、逆变器、检测电路、直流调压驱动电路、逆变器驱动电路、单片机控制电路和输入键盘，所述单片机接收键盘输入的电压需求值后，通过直流驱动电路调节所需的直流电压，同时检测电路与单片机相连，通过比较实际值与需求值来实时调整直流调压电路开关占空比，使直流电压稳定输出，单片机给逆变器提供固定调制比的spwm波来实现交流输出。
7.优选地，所述单片机控制电路包括控制芯片、数模转换器、保护电路和接口电路。
8.优选地，所述控制芯片的型号为stm32f103zet6。
9.优选地，所述高频逆变电路为高频全桥逆变电路，包括隔离驱动芯片和控制开关管的控制芯片。
10.优选地，所述控制高频全桥逆变电路的控制芯片为ucc3895。
11.优选地，所述高频变压器为升压高频变压器其变比为1：n(n》1)。
12.优选地，所述整流电路为不可控全桥整流桥。
13.优选地，所述直流调压电路为buck型降压电路，包括隔离驱动芯片。
14.优选地，所述逆变器为全桥逆变器，包括隔离驱动芯片。
15.有益效果：
16.1.本实用新型中该电源可为实验设备提供可变的交流电压，采用单片机控制直流电压的大小，来控制交流输出的大小，控制稳定简单，电压的调压精度高，调压速度快，鲁棒性强，输出电压thd较小，电能质量高；
17.2.本实用新型中电源中带有高频变压器，使输入与输出带有电气隔离，更加安全，
同时设备体积较小。
附图说明
18.图1为本实用新型提出的一种新型隔离式单相全控调压电源的原理框图；
19.图2为本实用新型提出的一种新型隔离式单相全控调压电源的原理框图；
20.图3为本实用新型提出的一种新型隔离式单相全控调压电源的高频逆变电路的原理图；
21.图4为本实用新型提出的一种新型隔离式单相全控调压电源的电源升压调压波形图；
22.图5为本实用新型提出的一种新型隔离式单相全控调压电源的电源降压调压波形图。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.如图1所示，一种新型隔离式单相全控调压电源，包括依次相连的不可控整流电路、高频逆变电路、高频变压器、整流电路、直流调压电路、逆变器、检测电路、直流调压驱动电路、逆变器驱动电路、单片机控制电路和输入键盘；的单片机与直流调压电路和逆变全桥相连，的单片机控制电路包括控制芯片、模数转换电路、保护电路和接口电路，单片机控制芯片为stm32f103zet6或其他各型号单片机。
25.本实施例中，高频变压器为升压高频变压器其变比为1：n(n》1)。高频全桥逆变电路的控制芯片为ucc3895，隔离驱动芯片为ir2110；整流电路为不可控全桥整流桥；直流调压电路为buck型降压电路，其包括隔离驱动芯片，芯片为ir2110；逆变器为全桥逆变电路，其包括隔离驱动芯片，芯片为2ed2106s06。
26.本实施例中，工频交流电经过不可控整流和滤波后变为稳定的直流，经高频逆变环节将直流电变为10khz高频方波交流电，高频方波经过高频变压器升压，通过整流电路整流为直流，经频率为10khz的buck电路调压(调压后的直流电压一般为逆变输出值的倍，m为逆变器的调制比)，最后通过全桥逆变器得到所需要的交流电。buck电路的占空比由单片机根据输入的电压需求值确定并控制，其调节根据检测电路的采样值与需求值的差确定，并进行实时调节。同时单片机产生固定调制比的spwm波来驱动逆变器工作。
27.本实施例中，如图2所示，采用高频隔离式全桥拓扑。隔离式全桥在整个电源中起到一个升压与隔离保护的作用，采用高频变压器可以大大减小设备的体积。其开关管的选择尤为重要，关系到逆变的成败与效率，本设计采用stgd10nc60kdt4作为主开关管，由ucc3895提供固定带有死区的驱动信号，从而实现能量由变压器初级传递向次级。对于数字控制系统而言，功率电路的开关干扰非常大，本设计采取ir2110作为隔离驱动芯片，ir公司的2110芯片，将用于驱动全桥的功率开关管的功能集成在一起，只要加上少量外围器件，就可以提供高达数百千赫兹的驱动信号。
28.本实施例中，如图3所示，直流调压电路为buck电路，buck电路是整个电源的控制
核心，通过控制buck电路来控制直流电压，从而调节交流输出电压。逆变电路为全桥逆变电路，由单片机产生固定调制比，将前级可变直流转变为对应大小的交流。
29.本实施例中，如图4所示，为电源升压过程波形图，电压初始值为50v，在0.1s时刻开始升压至275v。电源在刚启动与升压时，波形有微畸变，在一个周期内就可以校正，校正后的波形高度正弦，谐波率很低，电压值精准，调压速度快，具有良好的性能。
30.本实施例中，如图5所示，为电源降压过程波形，电压初始值为275v，在0.1s时刻开始降压至50v。电源电压经过了两个周期即可达到设定值，且波形高度正弦，谐波率很低，电压值精准，调压速度快，具有良好的性能。
31.以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种新型隔离式单相全控调压电源，包括依次相连的不可控整流电路、高频逆变电路、高频变压器、整流电路、直流调压电路、逆变器、检测电路、直流调压驱动电路、逆变器驱动电路、单片机控制电路和输入键盘，其特征在于：所述单片机接收键盘输入的电压需求值后，通过直流驱动电路调节所需的直流电压，同时检测电路与单片机相连，通过比较实际值与需求值来实时调整直流调压电路开关占空比，使直流电压稳定输出，单片机给逆变器提供固定调制比的spwm波来实现交流输出。2.根据权利要求1所述的一种新型隔离式单相全控调压电源，其特征在于：所述单片机控制电路包括控制芯片、数模转换器、保护电路和接口电路。3.根据权利要求2所述的一种新型隔离式单相全控调压电源，其特征在于：所述控制芯片的型号为stm32f103zet6。4.根据权利要求1所述的一种新型隔离式单相全控调压电源，其特征在于：所述高频逆变电路为高频全桥逆变电路，包括隔离驱动芯片和控制开关管的控制芯片。5.根据权利要求4所述的一种新型隔离式单相全控调压电源，其特征在于：所述控制高频全桥逆变电路的控制芯片为ucc3895。6.根据权利要求1所述的一种新型隔离式单相全控调压电源，其特征在于：所述高频变压器为升压高频变压器其变比为1：n(n>1)。7.根据权利要求1所述的一种新型隔离式单相全控调压电源，其特征在于：所述整流电路为不可控全桥整流桥。8.根据权利要求1所述的一种新型隔离式单相全控调压电源，其特征在于：所述直流调压电路为buck型降压电路，包括隔离驱动芯片。9.根据权利要求1所述的一种新型隔离式单相全控调压电源，其特征在于：所述逆变器为全桥逆变器，包括隔离驱动芯片。

技术总结
本实用新型公开了一种新型隔离式单相全控调压电源，包括依次相连的不可控整流电路、高频逆变电路、高频变压器、整流电路、直流调压电路、逆变器、检测电路、直流调压驱动电路、逆变器驱动电路、单片机控制电路和输入键盘，所述单片机接收键盘输入的电压需求值后，通过直流驱动电路调节所需的直流电压，同时检测电路与单片机相连，通过比较实际值与需求值来实时调整直流调压电路开关占空比，使直流电压稳定输出，单片机给逆变器提供固定调制比的SPWM波来实现交流输出。本实用新型通过控制直流电压来实现调压，装置硬件结构及控制算法简单，适合大功率场合，且调压精度高。且调压精度高。且调压精度高。


技术研发人员：高仕红 董岳昆 舒德 董效杰 黄京 陈谦 马紫琬 黄施懿
受保护的技术使用者：湖北民族大学
技术研发日：2021.11.09
技术公布日：2022/5/16