專利名稱：一種基于雙h橋的單相到三相交流電源變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙H橋的單相到三相交 流電源變換電路。
背景技術(shù)：
世界各國(guó)均面臨著常規(guī)能源短缺和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，各種新型節(jié)能技術(shù)的開 發(fā)和應(yīng)用，對(duì)緩解當(dāng)前的能源壓力有著非常重要的作用。三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、安 全可靠、性能優(yōu)良、價(jià)格便宜等許多優(yōu)點(diǎn)。相形之下，單相電動(dòng)機(jī)在性能、可靠性及價(jià)格上都 不如三相電動(dòng)機(jī)，例如效率低4%，功率因數(shù)低10% -12%，同機(jī)座號(hào)的單相電動(dòng)機(jī)僅為三 相電動(dòng)機(jī)功率的50%。這主要是制造原理上的差別決定的。三相電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定、轉(zhuǎn)子間 氣隙產(chǎn)生的是圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而單相電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，只有主繞組參加工作，其產(chǎn)生的磁 場(chǎng)是橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生的力矩不均勻，并有噪聲。由于單相電動(dòng)機(jī)的容量有限，或者考 慮到運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性等因素，必須采用三相電動(dòng)機(jī)時(shí)，可有兩種方案一是建設(shè)三相電源，一 是采用電源變換器將單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源。電源變換器又分靜止和旋轉(zhuǎn)兩種類型。靜 止型又有電容器型、自耦變壓器型和電力電子型三種。本發(fā)明就是基于電力電子技術(shù)的電 源變換電路，通過與三相電機(jī)負(fù)載等的配合使用可以達(dá)到有效提高用電效率的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙H橋(兩個(gè)單相全橋式逆變器)的單相到三相 交流電源變換電路，將單相交流電源變換為對(duì)稱的三相交流電源。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為由具有四個(gè)接線端口的電源轉(zhuǎn)接口將單相交流電源接 線端、三相交流輸出端、兩個(gè)低通濾波器、兩個(gè)單相全橋式逆變器連為一體，具體連接方式 為單相交流電源接線端與電源轉(zhuǎn)接口的單相電源接口連接，三相交流輸出端與電源轉(zhuǎn)接 口的三相負(fù)載接口連接，由一個(gè)單相全橋式逆變器和一個(gè)低通濾波器組成的兩個(gè)逆變電源 分別通過單相逆變電源接口與電源轉(zhuǎn)接口連接。 所述單相全橋式逆變器輸出的單相交流電壓經(jīng)所述低通濾波器濾波后，在電源轉(zhuǎn) 接口中組合成對(duì)稱的三相交流電壓。 所述三相交流輸出端做成三孔插座或三接線柱，便于三相負(fù)載連接。
所述單相全橋式逆變器(簡(jiǎn)稱H橋)的結(jié)構(gòu)包括直流電容Cd，4個(gè)全控型開關(guān)器
件VT1-VT4，4個(gè)二極管VD1-VD4，以及連接這些器件的導(dǎo)線。每個(gè)全控型開關(guān)器件和一個(gè)二
極管反并聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)開關(guān)閥。兩個(gè)開關(guān)閥串聯(lián)，組成一個(gè)橋臂，在橋臂中兩個(gè)開關(guān)閥的連
接處引出一條導(dǎo)線。兩個(gè)橋臂并列，與直流電容Cd—起構(gòu)成一個(gè)單相全橋式逆變器。單相
全橋式逆變器的作用是，將直流電容Cd上的直流電壓變換為單相交流電壓，通過交流輸出
端送出。 所述低通濾波器為電感輸入式LC低通濾波器，其結(jié)構(gòu)包括一個(gè)電感元件L。、一 個(gè)電容元件C。以及相應(yīng)的導(dǎo)線。低通濾波器的作用是，將H橋交流輸出端的電壓諧波濾除，得到主要含工頻分量的交流電。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 ①可以將便于獲得的單相交流電源(例如220V、50Hz交流電)轉(zhuǎn)換為對(duì)稱的三相 交流電源，供給三相對(duì)稱負(fù)載使用，因而使某些常用的電器設(shè)備可以按三相結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)；本 發(fā)明構(gòu)造簡(jiǎn)單、安全可靠、性能優(yōu)良、價(jià)格便宜、性價(jià)比高且實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 ②該變換電路可以根據(jù)負(fù)載的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，因而輸出電壓不受負(fù)荷變化的 影響，具有比較寬泛的適應(yīng)范圍。 ③該變換電路的電力電子部分只有4個(gè)橋臂，比其它結(jié)構(gòu)(例如單相整流加上三 相逆變的結(jié)構(gòu)，至少需要2個(gè)或3個(gè)整流橋臂和3個(gè)逆變橋臂)用的器件少，因而可能降低 成本。


圖1為本發(fā)明的基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路的構(gòu)成圖；
圖2為本發(fā)明的單相全橋式逆變器的結(jié)構(gòu)圖；
圖3為電感輸入式LC低通濾波器的一種可用結(jié)構(gòu)；
圖4為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)接口的接線圖。
圖中標(biāo)號(hào) l-單相交流電源接線端，2-三相交流輸出端，3-電源轉(zhuǎn)接口，4-低通濾波器，5-單 相全橋式逆變器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，下面通過附圖說(shuō) 明和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。 基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，如圖1所示，該電路由具有四個(gè)接線 端口的電源轉(zhuǎn)接口 3將單相交流電源接線端1、三相交流輸出端2、兩個(gè)低通濾波器4、兩個(gè) 單相全橋式逆變器5連為一體，具體連接方式為單相交流電源接線端1與電源轉(zhuǎn)接口 3的 單相電源接口連接，三相交流輸出端2與電源轉(zhuǎn)接口 3的三相負(fù)載接口連接，由一個(gè)單相全 橋式逆變器5和一個(gè)低通濾波器4組成的兩個(gè)逆變電源分別通過單相逆變電源接口與電源 轉(zhuǎn)接口 3連接。 單相全橋式逆變器5的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括直流電容Cd，全控型開關(guān)器件 VT1-VT4，二極管VD1-VD4，以及連接這些器件的導(dǎo)線。全控型開關(guān)器件可以采用IGBT等。 每個(gè)全控型開關(guān)器件均和一個(gè)二極管反并聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)開關(guān)閥。兩個(gè)開關(guān)閥串聯(lián)，組成一個(gè) 橋臂，在橋臂中兩個(gè)開關(guān)閥的連接處引出一條輸出導(dǎo)線。兩個(gè)橋臂并列，與直流電容Cd — 起構(gòu)成一個(gè)H橋。兩個(gè)橋臂的輸出導(dǎo)線共同構(gòu)成H橋的交流輸出端口。 H橋的作用是，將直 流電容Cd上的直流電壓變換為單相交流電壓(通過另外配置的控制器進(jìn)行控制)，通過交 流輸出端送出。直流電容Cd的能量來(lái)源是單相電源，其能量和電壓控制，也由H橋的控制 器同時(shí)控制。 低通濾波器4采用電感輸入式LC低通濾波器，如圖3所示，包括一個(gè)電感元件 L。、一個(gè)電容元件C。以及相應(yīng)的導(dǎo)線。H橋輸出的交流電含有諧波，低通濾波器4的作用，就是將H橋交流輸出端的電壓諧波濾除，得到主要含工頻分量的交流電。 電源轉(zhuǎn)接口 3的作用是，將單相交流電源引到兩個(gè)單相H橋，并將兩路經(jīng)過低通濾
波器濾波后的單相逆變電源組合成三相對(duì)稱交流電，送給三相負(fù)載。 單相交流電源接線端1是從單相交流電源取電的接口，可以做成常見的兩線電源
插頭形式。三相交流輸出端2是給三相交流負(fù)載供電的端口，可以做成三孔插座、三接線柱 等。
權(quán)利要求
一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特征在于，由具有四個(gè)接線端口的電源轉(zhuǎn)接口(3)將單相交流電源接線端(1)、三相交流輸出端(2)、兩個(gè)低通濾波器(4)、兩個(gè)單相全橋式逆變器(5)連為一體，具體連接方式為單相交流電源接線端(1)與電源轉(zhuǎn)接口(3)的單相電源接口連接，三相交流輸出端(2)與電源轉(zhuǎn)接口(3)的三相負(fù)載接口連接，由一個(gè)單相全橋式逆變器(5)和一個(gè)低通濾波器(4)組成的兩個(gè)逆變電源分別通過單相逆變電源接口與電源轉(zhuǎn)接口(3)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特征在于所述單相全橋式逆變器(5)輸出的單相交流電壓經(jīng)所述低通濾波器(4)濾波后，在電源轉(zhuǎn)接口 (3)中組合成對(duì)稱的三相交流電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特征在于所述三相交流輸出端(2)做成三孔插座或三接線柱，便于三相負(fù)載連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特征在于所述低通濾波器(4)特別為電感輸入式LC低通濾波器。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力電子和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路。該電路由具有四個(gè)接線端口的電源轉(zhuǎn)接口將單相交流電源接線端、三相交流輸出端、兩個(gè)低通濾波器、兩個(gè)單相全橋式逆變器連為一體，具體連接方式為單相交流電源接線端與電源轉(zhuǎn)接口的單相電源接口連接，三相交流輸出端與電源轉(zhuǎn)接口的三相負(fù)載接口連接，由一個(gè)單相全橋式逆變器和一個(gè)低通濾波器組成的兩個(gè)逆變電源分別通過單相逆變電源接口與電源轉(zhuǎn)接口連接。該電路可以很好地實(shí)現(xiàn)單相到三相交流電源的變換，并能在比較寬泛的范圍內(nèi)適應(yīng)負(fù)荷的變化，而且所用的電力電子器件還相對(duì)較少，與包含三相電機(jī)的用電設(shè)備結(jié)合起來(lái)具有很好的節(jié)能效果和應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H02M5/22GK101714822SQ20091024240
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者朱永強(qiáng), 田軍, 趙紅月 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)