高頻化的三相中壓供電的整流器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開的高頻化的三相中壓供電的整流器，包括多脈整流電路，移相變壓器和三相電壓高頻調(diào)制部分，三相高頻調(diào)制部分中的每相橋臂包括ｎ個串聯(lián)的單相整流模塊及數(shù)量為單相整流模塊ｍ倍的逆變器模塊，ｎ和ｍ分別為正整數(shù)，ｍ個逆變器模塊串聯(lián)構(gòu)成一組串級逆變器，形成ｎ個串級逆變器，移相變壓器原邊繞組的數(shù)量與逆變器模塊的數(shù)量相同，每個單相整流模塊的輸出端與一組串級逆變器的輸入端相連，各逆變器模塊的輸出端分別與移相變壓器各原邊繞組相連，移相變壓器的副邊繞組和多脈整流電路相連。本發(fā)明專利技術(shù)可有效減小整套整流設(shè)備的體積和重量，實現(xiàn)三相中壓供電整流器的小型化和輕量化，并保留傳統(tǒng)工頻多脈整流器電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近于１的優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于電力電子功率變換技術(shù)，具體涉及一種三相中壓供電的整流器 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
目前6kV及以上的三相中壓供電的整流器大多通過三相工頻變壓器降壓后 經(jīng)二極管或晶閘管構(gòu)成的多脈整流器供給直流電。通常，這類工頻變壓器體積 龐大，價格高，在傳統(tǒng)整流器設(shè)備中占了大部分的成本。工頻變壓器的損耗也 非常巨大，不符合節(jié)能的要求，而且采用二極管的整流器不能調(diào)壓。
技術(shù)實現(xiàn)思路
鑒于上述，本專利技術(shù)的目的是提供一種高頻化的三相中壓供電的整流器，以 減小整流設(shè)備的體積和重量，并實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1與網(wǎng)側(cè)電流諧波含量 較小，輸出電壓可調(diào)。本專利技術(shù)的高頻化的三相中壓供電的整流器，包括多脈整流電路，移相變壓 器和三相電壓高頻調(diào)制部分，三相高頻調(diào)制部分中的每相橋臂包括n個串聯(lián)的 單相整流模塊，n為正整數(shù)，以及數(shù)量為單相整流模塊m倍的逆變器模塊，m 為正整數(shù)，m個逆變器模塊串聯(lián)構(gòu)成一組串級逆變器，形成n個串級逆變器， 移相變壓器原邊繞組的數(shù)量與逆變器模塊的數(shù)量相同，每個單相整流模塊的輸 出端與一組串級逆變器的輸入端相連，各逆變器模塊的輸出端分別與移相變壓 器各原邊繞組相連，移相變壓器的副邊繞組和多脈整流電路相連，每相橋臂的n 個串聯(lián)的單相整流模塊的首端分別接三相電網(wǎng)進(jìn)線，末端連接成中點，形成三 相橋臂。上述的移相變壓器原邊繞組匝數(shù)可以相同也可以不同，為保證多個模塊均 壓，通常使移相變壓器原邊繞組匝數(shù)相同。本專利技術(shù)中，逆變器模塊的數(shù)量一般為單相整流模塊的l、 2或3倍。本專利技術(shù)中，所說的單相整流模塊可以是四個二極管、晶閘管或全控器件組 成的全橋整流電路，逆變器模塊可以是兩電平或者三電平全橋逆變電路。多脈 整流電路可以由二極管、晶閘管或全控器件組成，當(dāng)多脈整流電路由全控器件 組成后，可以實現(xiàn)能量的雙向流動。本專利技術(shù)中，所說的移相變壓器可以是一個三相變壓器，也可以是三個單相 變壓器組成。本專利技術(shù)的有益效果在于由于逆變器模塊工作在高頻調(diào)制方式下，其開關(guān) 頻率一般為工頻的一百倍以上，因此變壓器的尺寸和重量可以大幅降低，從而 減小了整套整流設(shè)備的體積和重量。通過調(diào)節(jié)逆變器模塊的占空比，可實現(xiàn)輸 出電壓可調(diào)，并保留工頻多脈整流器電網(wǎng)側(cè)消除諧波的優(yōu)點。同時當(dāng)負(fù)載電流 過大時，調(diào)制級可通過減小占空比加以限制，負(fù)載電流短路時可直接關(guān)閉整流 器實現(xiàn)保護(hù)。 附圖說明圖1高頻化的三相中壓供電的整流器構(gòu)成示意圖； 圖2為本專利技術(shù)的一個具體實施電路圖3脈沖調(diào)制波形圖，(a)后半周倒相調(diào)制波形圖，(b)交流波先整流再 調(diào)制后的波形圖4占空比調(diào)制的脈沖波形，(a)占空比等于l， (b)占空比小于l; 圖5變壓器接法示意圖。 具體實施例方式參照圖1,本專利技術(shù)的高頻化的三相中壓供電的整流器，包括多脈整流電路 CON，，移相變壓器Ta和三相電壓高頻調(diào)制部分，三相高頻調(diào)制部分中的每相 橋臂包括n個串聯(lián)的單相整流模塊CON， n為正整數(shù)，以及數(shù)量為單相整流模 塊CON的m倍的逆變器模塊INV， m為正整數(shù)，m個逆變器模塊INV串聯(lián)構(gòu) 成一組串級逆變器，形成n個串級逆變器，移相變壓器Ta原邊繞組的數(shù)量與逆 變器模塊INV的數(shù)量相同，每個單相整流模塊CON的輸出端與一組串級逆變器 的輸入端相連，各逆變器模塊INV的輸出端分別與移相變壓器Ta各原邊繞組相 連，移相變壓器Ta的副邊繞組和多脈整流電路CON'相連，每相橋臂的n個串 聯(lián)的單相整流模塊CON的首端分別接三相電網(wǎng)進(jìn)線，末端連接成中點，形成三 相橋臂。圖2所示具體實施電路，可將電網(wǎng)的6600V三相交流電壓變換到800V直 流電壓。交流側(cè)用三級模塊串連，移相變壓器采用一個三相變壓器，輸出多脈 整流電路為24脈整流接法。以下將結(jié)合該實施案例進(jìn)行詳細(xì)的說明。本例中的三相電壓高頻調(diào)制部分包括包括A、 B、 C三個單相橋臂，每相橋 臂包括3 (n=3)個串聯(lián)的單相整流模塊CON， 3 (m=l)個逆變器模塊INV。 圖例中，單相整流模塊CON為四個二極管組成的全橋整流電路，逆變器模塊INV 為兩橋臂的兩電平全橋逆變電路。每個單相整流模塊CON的輸出端與一個逆變 器模塊INV的輸入端相連。移相變壓器Ta為三相變壓器，每相原邊有3個繞組， 副邊具有6個繞組，逆變器模塊INV的輸出端分別和移相變壓器Ta的一個原邊繞組相連。多脈整流電路CON，為傳統(tǒng)的24脈整流接法，為四組三相二極管全 橋整流電路串聯(lián)而成，其輸入端接變壓器的副邊輸出繞組，具體接法下面將作 詳細(xì)介紹。整流器高頻化的調(diào)制在逆變器模塊INV中完成。調(diào)制波為幅值等于±1的方 脈沖波，如圖3 (a)所示。調(diào)制波的特點是在被調(diào)制波，如50Hz正弦波的正半 波期間(0~180°)，按正常+1、 一1交替的方式調(diào)制；在50Hz正弦波的負(fù)半波 期間(180°~360°)，將調(diào)制波的相位顛倒。也就是說交變的被調(diào)制波反向時， 調(diào)制波也倒相。圖3 (b)為50Hz正弦波經(jīng)上述調(diào)制波調(diào)制之后的電壓波。逆變器模塊INV的輸出分別一一對應(yīng)接到移相變壓器Ta的原邊。本例中每 相3個逆變器模塊INV分別接到移相變壓器其中一相的3個原邊線圈。為保證 多個模塊均壓，使移相變壓器Ta的原邊繞組匝數(shù)相同。圖3中的調(diào)制脈沖都是正負(fù)脈沖相連的，即占空比為l，如圖4(a)所示， 占空比為1時輸出電壓最大。調(diào)制級的逆變模塊也可以工作在占空比小于1的 狀態(tài)，如圖4 (b)所示。控制占空比小于1，則可控制輸出電壓降低，因此本 專利技術(shù)的整流器還具有電壓調(diào)整的功能。經(jīng)過以上的調(diào)制，三相電壓相加為零，因此移相變壓器可采用一個三相變 壓器或者是三個單相的變壓器組成。本例中采用了圖5所示的三相變壓器。圖5所示的三相變壓器每鐵柱有3個獨立的原邊，分別接到高頻調(diào)制級每 相3個逆變器的輸出。每鐵柱有6個副邊，A相為^、 6jc6， B相、C相也類似。當(dāng)副邊按圖5 (b) ~ (e)接法時，各副邊匝比為=1:10.816:0.816:0.299:0.2996個副邊電流之比依次為 l:;:l:l:l:l6個副邊可按圖5 (b) (c) (d) (e)接成星形、三角形、-15°曲折形、+15°曲折形四種接法。變壓器副邊按以上方式連接后，引出4組共12個端子， 即峭c。 a2V2、 a3V3、 Ac4，它們接到多脈整流電路。這樣的接法，和傳統(tǒng)工 頻24脈整流器一樣，可以消除各主要的諧波電流，能滿足極大多數(shù)應(yīng)用的需要。 本例中的多脈整流電路為24脈整流，包含4個串聯(lián)的三相整流模塊CON，， 它的輸入為移相變壓器輸出的4組三相電壓UAd、 fl2V2、 3V3、 Ac4)。四 個三相整流模塊串聯(lián)，輸出的直流電壓中除了調(diào)制頻率引起的高頻諧波分量外， 幾乎是非常平直的直流電壓。經(jīng)過LC濾波之后，可以得到平滑的800V直流電 壓。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
高頻化的三相中壓供電的整流器，包括多脈整流電路（ＣＯＮ’），其特征在于還包括移相變壓器（Ｔａ）和三相電壓高頻調(diào)制部分，三相高頻調(diào)制部分中的每相橋臂包括ｎ個串聯(lián)的單相整流模塊（ＣＯＮ），ｎ為正整數(shù)，以及數(shù)量為單相整流模塊（ＣＯＮ）的ｍ倍的逆變器模塊（ＩＮＶ），ｍ為正整數(shù)，ｍ個逆變器模塊（ＩＮＶ）串聯(lián)構(gòu)成一組串級逆變器，形成ｎ個串級逆變器，移相變壓器（Ｔａ）原邊繞組的數(shù)量與逆變器模塊（ＩＮＶ）的數(shù)量相同，每個單相整流模塊（ＣＯＮ）的輸出端與一組串級逆變器的輸入端相連，各逆變器模塊（ＩＮＶ）的輸出端分別與移相變壓器（Ｔａ）各原邊繞組相連，移相變壓器（Ｔａ）的副邊繞組和多脈整流電路（ＣＯＮ’）相連，每相橋臂的ｎ個串聯(lián)的單相整流模塊（ＣＯＮ）的首端分別接三相電網(wǎng)進(jìn)線，末端連接成中點，形成三相橋臂。

【技術(shù)特征摘要】
1. 高頻化的三相中壓供電的整流器，包括多脈整流電路(CON’)，其特征在于還包括移相變壓器(Ta)和三相電壓高頻調(diào)制部分，三相高頻調(diào)制部分中的每相橋臂包括n個串聯(lián)的單相整流模塊(CON)，n為正整數(shù)，以及數(shù)量為單相整流模塊(CON)的m倍的逆變器模塊(INV)，m為正整數(shù)，m個逆變器模塊(INV)串聯(lián)構(gòu)成一組串級逆變器，形成n個串級逆變器，移相變壓器(Ta)原邊繞組的數(shù)量與逆變器模塊(INV)的數(shù)量相同，每個單相整流模塊(CON)的輸出端與一組串級逆變器的輸入端相連，各逆變器模塊(INV)的輸出端分別與移相變壓器(Ta)各原邊繞組相連，移相變壓器(Ta)的副邊繞組和多脈整流電路(CON’)相連，每相橋臂的n個串聯(lián)的單相整流模塊(CON)的首端分別接三相電網(wǎng)進(jìn)線，末端連接成中點，形成三相橋臂。2. ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：汪槱生，錢照明，陳輝明，張帆，
申請(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：86[中國|杭州]