專利名稱：一種鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置，屬于電氣自動(dòng)化設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鏈?zhǔn)侥孀兤饕卜Q為H橋串聯(lián)逆變器，該逆變器由多個(gè)單相H橋逆變器的交流輸出串聯(lián)而成，可廣泛應(yīng)用于各種變流裝置中，如高壓變頻調(diào)速器、新型靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)、新能源發(fā)電逆變器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、有源濾波器(APF)等。
由于鏈?zhǔn)侥孀兤鞒Ｓ糜谳敵鲚^高交流電壓的應(yīng)用場合(3kV-35kV)，使得其中的單相H橋逆變器控制電源供電困難。一種方案是直接從其直流側(cè)電容上取電變換成所需的直流穩(wěn)定控制電源(如直流24V)，由于在故障的單相H橋逆變器被旁路后，直流電容將慢慢放電直至為0，使控制電源消失，故障的逆變器將無法再被正確旁路。另一種方案是從低壓電源系統(tǒng)取電來轉(zhuǎn)換成單相H橋逆變器控制電源，這種方案需要隔離變壓器且隔離變壓器的原副變需要承受很高的絕緣耐壓及要求有極低的局部放電指標(biāo)，使得變壓器造價(jià)很高。因此，需要尋找一種新的控制電源供電方式。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置，解決常用的控制電源裝置所固有的隔離變壓器高絕緣耐壓、極低的局放電指標(biāo)實(shí)現(xiàn)困難及造價(jià)高等缺點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是包括多個(gè)單相H橋逆變器控制電源，每個(gè)單相H橋逆變器控制電源包含多個(gè)電流互感器和電流電壓轉(zhuǎn)換電源的串聯(lián)支路，各串聯(lián)支路的輸出端按正、負(fù)極性分別并接，各單相H橋逆變器控制電源的同序的電流互感器的原邊繞組依次串接后再接到交流穩(wěn)流電源。
上所述的鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置中，每個(gè)單相H橋逆變器控制電源還包括一個(gè)直流電壓變換器，直流電壓變換器的輸入端接到單相H橋逆變器直流側(cè)電容兩端，其正、負(fù)輸出端分別接電流電壓轉(zhuǎn)換電源的正極輸出端和負(fù)極輸出端。
上述的鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置中，所述的電流電壓轉(zhuǎn)換電源由一個(gè)單相全橋整流器、一個(gè)限壓電阻、一個(gè)高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件及與其輸出端反并聯(lián)的二極管、吸收電路1、吸收電路2、一個(gè)正向續(xù)流二極管、一組輸出直流電容器及控制電路組成；單相全橋整流器的兩個(gè)交流輸入分別接到電流互感器的副變繞組交流輸出端；單相全橋整流器的輸出正端接到高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的漏極或集電極、反并聯(lián)二極管的陰極以及吸收電路1的一端及吸收電路2的輸入端；單相全橋整流器的輸出負(fù)端接到高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的源極或發(fā)射極、反并聯(lián)二極管的陽極、吸收電路1的另一端及輸出直流電容器的負(fù)端；吸收電路2的第一個(gè)輸出端接到正向續(xù)流二極管的陽極，吸收電路2的第二個(gè)輸出端接到正向續(xù)流二極管的陰極以及輸出直流電容器的正端；正向續(xù)流二極管的陽極接到輸出直流電容器的正端；輸出直流電容器的正負(fù)端分別接到控制電路的輸入正負(fù)端；控制電路的正輸出端接到高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的門極，控制電路的負(fù)輸出端接到輸出直流電容器的負(fù)端；限壓電阻并聯(lián)接到單相全橋整流器的直流輸出端。
上述的鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置中，所述控制電路由取樣與PID調(diào)節(jié)電路、鋸齒波發(fā)生電路、比較電路及驅(qū)動(dòng)電路組成，取樣與PID調(diào)節(jié)電路采集輸出直流電容器上的電壓，并完成PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，其輸出送到比較電路的正輸入端；鋸齒波發(fā)生電路生成PWM控制所需的鋸齒波，該鋸齒波送到所述的比較電路的負(fù)輸入端；比較電路的輸出送到驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，驅(qū)動(dòng)電路的正輸出端接到高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的門極，驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)輸出端接到輸出直流電容器的正負(fù)端。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)采用穿心的電流互感器實(shí)現(xiàn)隔離，可以較容易地實(shí)現(xiàn)高絕緣耐壓及低局放，使隔離電路成本更低；另外，采用多套電源并聯(lián)供電的方案也使控制電源供電可靠性大幅度提高。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的電路實(shí)施例結(jié)構(gòu)和工作原理作進(jìn)一步的說明。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實(shí)用新型中電流電壓轉(zhuǎn)換電源的電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型中電流電壓轉(zhuǎn)換電源中控制電路原理圖。
圖4為本實(shí)用新型中電流電壓轉(zhuǎn)換電源中控制電路具體實(shí)施電路圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，該圖表示了一相H橋串聯(lián)逆變器的構(gòu)成及本實(shí)用新型控制電源裝置的構(gòu)成框圖。圖中，S1LA、S1LB、S1RA、S1RB、C1、RD1及SD1構(gòu)成該H橋串聯(lián)逆變器的第一個(gè)H橋逆變器，SNLA、SNLB、SNRA、SNRB、CN、RDN及SDN構(gòu)成該H橋串聯(lián)逆變器的第N(N為正整數(shù))個(gè)H橋逆變器。
圖1中包括M個(gè)交流穩(wěn)流電源11-1M，N個(gè)單相H橋逆變器控制電源21-2N。N臺單相H橋逆變器控制電源21-2N。每個(gè)單相H橋逆變器控制電源由M個(gè)電流互感器(CTP11-CTP1M)、M個(gè)電流電壓轉(zhuǎn)換電源(ADP11-ADP1M)及-個(gè)直流電壓變換器(DDP1)組成，提供該單相H橋逆變器的控制電源。所有單相H橋逆變器控制電源中排列順序相同的電流互感器依次串接后再分別接到M個(gè)交流穩(wěn)流電源11-1M。
該單相H橋逆變器控制所需的電源都可以采用常規(guī)的電源轉(zhuǎn)換模塊從DC1+/DC-上轉(zhuǎn)換得到。M個(gè)電流電壓轉(zhuǎn)換電源和一個(gè)電壓電壓轉(zhuǎn)換電源并聯(lián)運(yùn)行。
本實(shí)用新型的控制電源中，其中單相H橋逆變器控制電源中的M個(gè)電流互感器都采用環(huán)形磁心或鐵心，原邊采用一匝繞組穿過磁心或鐵心中央，且原邊繞組輸入所述的交流穩(wěn)流電源輸出的電流；所述的M個(gè)電流互感器副變采用多匝繞組，將原邊輸入的交流電流轉(zhuǎn)換成副變輸出的交流電流，分別送到所述的M個(gè)電流電壓轉(zhuǎn)換電源的交流電流輸入端；所述的M個(gè)電流互感器原副變繞組都采用絕緣線以便承受原副變之間的高電壓。
圖2為電流電壓轉(zhuǎn)換電源的電路原理圖。圖中DR1-DR4將交流電流轉(zhuǎn)換成直流電流，R1為限壓電阻，功率半導(dǎo)體開關(guān)S(IGBT或MOSFET)以PWM方式工作，調(diào)節(jié)通過D1送到輸出電容及其后負(fù)載的電流大小，使輸出直流電壓VD+/VD-穩(wěn)定在設(shè)定的電壓值上，PWM調(diào)節(jié)工作由控制電路完成。圖2中的吸收電路1和2用于完成過電壓及過電流吸收，可以采用常規(guī)的吸收電路。
圖3為電流電壓轉(zhuǎn)換電源中控制電路原理圖。圖中，取樣與PID調(diào)節(jié)電路采集輸出直流電容器上的電壓VD+/VD-，并完成PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，其輸出送到比較電路的正輸入端；鋸齒波發(fā)生電路生成PWM控制所需的鋸齒波，該鋸齒波送到比較電路的負(fù)輸入端；比較電路在輸出端生成PWM信號并送到驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)電路即輸出功率半導(dǎo)體開關(guān)S的驅(qū)動(dòng)信號。
圖4為電流電壓轉(zhuǎn)換電源中控制電路具體實(shí)施電路圖。
圖4中，鋸齒波是由多功能振蕩發(fā)生芯片U3和恒流源共同形成的。R5-R9、D3、P1、C6構(gòu)成恒流源，該恒流源的輸出電流等于流過R5的電流，因?yàn)镽5上電壓等于R6上電壓，而R6上電壓由R6與R7分壓決定是恒定的，因此R5上電流是恒定的。恒流源輸出恒定電流到U3的6和7腳對電容C5充電，當(dāng)C5上電壓充電到一定電壓時(shí)，多功能振蕩發(fā)生芯片U3通過6和7腳對C5放電，從而形成鋸齒波。R1和R4構(gòu)成輸出電壓取樣電路，R12-R14、C1、C4、U1B、R2、R3及U1A構(gòu)成PID調(diào)節(jié)電路。U2、R10、R11構(gòu)成比較電路，U2輸出PWM信號。U4為驅(qū)動(dòng)芯片，將PWM信號放大后通過R15和R16輸出到功率半導(dǎo)體開關(guān)S。
以上只是本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例，并不以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。任何基于本實(shí)用新型所作的等效變換電路，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置，其特征在于包括多個(gè)單相H橋逆變器控制電源，每個(gè)單相H橋逆變器控制電源包含多個(gè)電流互感器和電流電壓轉(zhuǎn)換電源的串聯(lián)支路，各串聯(lián)支路的輸出端按正、負(fù)極性分別并接，各單相H橋逆變器控制電源的同序的電流互感器的原邊繞組依次串接后再接到交流穩(wěn)流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置，其特征在于每個(gè)單相H橋逆變器控制電源還包括一個(gè)直流電壓變換器，直流電壓變換器的輸入端接到單相H橋逆變器直流側(cè)電容兩端，其正、負(fù)輸出端分別接電流電壓轉(zhuǎn)換電源的正極輸出端和負(fù)極輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置，其特征在于所述的電流電壓轉(zhuǎn)換電源由一個(gè)單相全橋整流器、一個(gè)限壓電阻、一個(gè)高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件及與其輸出端反并聯(lián)的二極管、吸收電路1、吸收電路2、一個(gè)正向續(xù)流二極管、一組輸出直流電容器及控制電路組成；單相全橋整流器的兩個(gè)交流輸入分別接到電流互感器的副變繞組交流輸出端；單相全橋整流器的輸出正端接到高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的漏極或集電極、反并聯(lián)二極管的陰極以及吸收電路1的一端及吸收電路2的輸入端；單相全橋整流器的輸出負(fù)端接到高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的源極或發(fā)射極、反并聯(lián)二極管的陽極、吸收電路1的另一端及輸出直流電容器的負(fù)端；吸收電路2的第一個(gè)輸出端接到正向續(xù)流二極管的陽極，吸收電路2的第二個(gè)輸出端接到正向續(xù)流二極管的陰極以及輸出直流電容器的正端；正向續(xù)流二極管的陽極接到輸出直流電容器的正端；輸出直流電容器的正負(fù)端分別接到控制電路的輸入正負(fù)端；控制電路的正輸出端接到高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的門極，控制電路的負(fù)輸出端接到輸出直流電容器的負(fù)端；限壓電阻并聯(lián)接到單相全橋整流器的直流輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置，其特征在于所述的控制電路由取樣與PID調(diào)節(jié)電路、鋸齒波發(fā)生電路、比較電路及驅(qū)動(dòng)電路組成，取樣與PID調(diào)節(jié)電路采集輸出直流電容器上的電壓，并完成PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，其輸出送到比較電路的正輸入端；鋸齒波發(fā)生電路生成PWM控制所需的鋸齒波，該鋸齒波送到所述的比較電路的負(fù)輸入端；比較電路的輸出送到驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，驅(qū)動(dòng)電路的正輸出端接到高頻開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的門極，驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)輸出端接到輸出直流電容器的正負(fù)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置，其特征在于所述電流互感器都采用環(huán)形磁心或鐵心，原邊采用一匝繞組穿過磁心或鐵心中央，電流互感器副變都采用多匝繞組。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種鏈?zhǔn)侥孀兤鞯目刂齐娫囱b置，包括多個(gè)單相H橋逆變器控制電源，每個(gè)單相H橋逆變器控制電源包含多個(gè)電流互感器和電流電壓轉(zhuǎn)換電源的串聯(lián)支路，各串聯(lián)支路的輸出端按正、負(fù)極性分別并接，再接到直流電壓變換器的輸出端，直流電壓變換器的正極輸入端和負(fù)極輸入端分別并接到單相H橋逆變器直流側(cè)電容兩端，各單相H橋逆變器控制電源的同序的電流互感器的原邊繞組依次串接后再接到交流穩(wěn)流電源。采用本控制電源裝置使得隔離電流互感器耐高壓及低局放要求容易實(shí)現(xiàn)，這樣整個(gè)電源控制裝置的成本更低。
文檔編號H02M7/5387GK2874915SQ200520052718
公開日2007年2月28日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者劉文輝, 劉文華 申請人:劉文輝, 劉文華