專利名稱：一種無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無隔離恒幅矢量(或恒幅相量)交流調(diào)壓器，特別涉及電源與負(fù)載間無隔離的單相或三相無觸點(diǎn)、無級、寬幅的正弦波電力電子調(diào)壓器、穩(wěn)壓器。屬于交流調(diào)壓、交流穩(wěn)壓技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有交流調(diào)壓、穩(wěn)壓方法主要有(I)采用伺服電動機(jī)帶動電刷移動實(shí)現(xiàn)變壓器輸出電壓調(diào)壓，輸出電壓實(shí)現(xiàn)有級 (變壓器有多個分接頭)或無級(如自耦變壓器)調(diào)節(jié)。但由于電動機(jī)和電刷的存在，即是有觸點(diǎn)的調(diào)壓方式，其缺點(diǎn)是調(diào)壓速度緩慢、壽命短、易卡殼、體積大、重量重等。(2)采用可控硅作為電子開關(guān)來調(diào)節(jié)變壓器輸出電壓，實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)的調(diào)壓方式。但因調(diào)壓是有級的，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)壓，因而有輸出電壓精度低的不足；因有工頻變壓器，仍有體積大、重量重的不足。(3)用AC/DC/AC變換的方式實(shí)現(xiàn)交流正弦波調(diào)壓，直流環(huán)的大電解電容使直流環(huán)電壓調(diào)節(jié)緩慢，而僅靠調(diào)制系數(shù)來控制輸出電壓時，在輸出電壓較高或較低時有波形差、精度低的不足，難以實(shí)現(xiàn)寬幅調(diào)壓。(4)用AC/AC變換的方式實(shí)現(xiàn)交流正弦波調(diào)壓時，有輸出電壓波形差、精度低的不足；同時，也難于用到單相電源的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器，其特點(diǎn)是無隔離的無觸點(diǎn)、無級、寬幅的正弦波電力電子調(diào)壓器、穩(wěn)壓器；適用于不同容量等級的單、三相系統(tǒng)；體積小、重量輕。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)。無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器由電源的輸入電壓矢量$，電力電子變換器b產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓矢量，負(fù)載的輸出電壓矢量，電力電子變換器a經(jīng)高頻隔離變壓器T與電力電子變換器b連接，并通過電力電子變換器電路、調(diào)壓器電路依次連接成整體；補(bǔ)償電壓Ge相對于電源電壓的相位差α，不改變Ge的大小，只調(diào)整Ge相對的相位角α，就能實(shí)現(xiàn)寬幅的輸出電壓矢量調(diào)節(jié)。無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器電路由交流電源輸入到電力電子變換器a，經(jīng)高頻隔離變壓器T后與電力電子變換器b連接，變換器b產(chǎn)生補(bǔ)償電壓Ge ; 和Ge之和得到輸出電壓Gt3;保持Ge幅值不變，只改變相對電源電壓的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓^iJ0 = s + Oc。電力電子變換器電路一端接有CfLf濾波器，由主開關(guān)管T1 T8構(gòu)成兩個背靠背的橋式變換器結(jié)構(gòu)，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器cd。，另一端與高頻隔離變壓器T連接。
無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器的用途當(dāng)電源電壓和負(fù)載電壓Gt3間沒有隔離，負(fù)載電壓的頻率須保持與電源電壓相同；該電路無法實(shí)現(xiàn)變頻，只能實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)，適用于寬幅正弦波調(diào)壓的單相或三相無隔離型交流調(diào)壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器、電力電子變壓器。用作調(diào)壓器時，Us = UN，Un為額定電壓，要求輸出電壓U。在(O I. 2)*Un間變化，相位角α應(yīng)在180° 106. 26°之間調(diào)節(jié)，由于α >90°，電力電子變換器b從Ge處吸收電能，通過高頻隔離變壓器T傳遞給電力電子變換器a，然后由變換器a把電能反饋回電網(wǎng)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)實(shí)現(xiàn)大容量寬幅無觸點(diǎn)、無級正弦波無隔離電力電子調(diào)壓器、穩(wěn)壓器。(2)適用于單、三相系統(tǒng)。(3)無工頻變壓器，降低了設(shè)備重量和體積。圖片說明圖I為本發(fā)明的無隔離恒幅矢量調(diào)壓器原理圖。I.電源的輸入電壓矢量，2.電力電子變換器b的正弦波輸出電壓矢量，3.輸出到負(fù)載的輸出電壓矢量4.高頻隔離變壓器T。圖2為無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器的電力電子變換器電路。5.電力電子變換器的濾波電容器Cf，6.濾波電抗器Lf，7.電力電子變換器的主開關(guān)管T1 T8,8.直流側(cè)儲能電容器Cd。。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只能用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)嫻熟人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實(shí)施例I交流電源I輸入到電力電子變換器a，經(jīng)高頻隔離變壓器T4后與電力電子變換器b連接，變換器b產(chǎn)生補(bǔ)償電壓仏2; ^和^之和得到輸出電壓仏3;保持^幅值不變，只改變相對電源電壓的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓Gt3，gpU0 = JJs + JJc。電力電子變換器電路一端接有Cf5Lf6濾波器，由主開關(guān)管T1 T87構(gòu)成兩個背靠背的橋式變換器結(jié)構(gòu)，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;8，另一端與高頻隔離變壓、器T4連接。在交流調(diào)壓器中，當(dāng)Us = UN，Un為額定電壓，要求輸出電壓在(O 1.2)*Un內(nèi)變化，那么α的調(diào)節(jié)范圍為180° 106. 26°。實(shí)施例2交流電源I輸入到電力電子變換器a，經(jīng)高頻隔離變壓器T4后與電力電子變換器b連接，變換器b產(chǎn)生補(bǔ)償電壓仏2; ^和^之和得到輸出電壓仏3;保持^幅值不變，只改變相對電源電壓的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓，gpU0 = JJs + JJc。電力電子變換器電路一端接有Cf5Lf6濾波器，由主開關(guān)管T1 T87構(gòu)成兩個背靠背的橋式變換器結(jié)構(gòu)，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;8，另一端與高頻隔離變壓器T4連接。在交流穩(wěn)壓器中，當(dāng)Us = O. 5UN，輸入電壓低到額定電壓的一半時，負(fù)載電壓仍可達(dá)到額定電壓，即α =0°時，有^ = υΝ。所以輸入電壓在(O. 5 1.0)*隊(duì)時，輸出電壓可保持為額定值。當(dāng)Us彡Un時，求解方程得唯一的α值(α彡120° )使U。= Un。實(shí)現(xiàn)(O. 5UN^ Us <°ο )非常寬幅的交流穩(wěn)壓。實(shí)施例3
交流電源％ I輸入到電力電子變換器a，經(jīng)高頻隔離變壓器T4后與電力電子變換器b連接，變換器b產(chǎn)生補(bǔ)償電壓仏2;仏和仏之和得到輸出電壓仏3;保持仏幅值不變，只改變相對電源電壓的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓Gt3，即=仏+Jc。電力電子變換器電路一端接有Cf5Lf6濾波器，由主開關(guān)管T1 T87構(gòu)成兩個背靠背的橋式變換器結(jié)構(gòu)，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;8，另一端與高頻隔離變壓器T4連接。在交流移相器中，當(dāng)US = UN，Un為額定電壓，α的調(diào)節(jié)過程為(0° —90° —180° ),那么輸出電壓的變化為(2UN — I. 4UN — O),輸出電壓^^相對于輸入電壓％的相位差的變化為(0° —45° —90° )。實(shí)施例4交流電源I輸入到電力電子變換器a，經(jīng)高頻隔離變壓器T4后與電力電子變換器b連接，變換器b產(chǎn)生補(bǔ)償電壓仏2; ^和^之和得到輸出電壓仏3;保持^幅值不變，只改變相對電源電壓的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓，gpU0 =Us+Oc。電力電子變換器電路一端接有Cf5Lf6濾波器，由主開關(guān)管T1 T87構(gòu)成兩個背靠背的橋式變換器結(jié)構(gòu)，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;8，另一端與高頻隔離變壓器T4連接。在電力電子變壓器中，可實(shí)現(xiàn)作為交流調(diào)壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器的綜合功能，提高電力變壓器的可控性。實(shí)施例5交流電源I輸入到電力電子變換器a，經(jīng)高頻隔離變壓器T4后與電力電子變換器b連接，變換器b產(chǎn)生補(bǔ)償電壓義2; ^和^之和得到輸出電壓％3;保持^幅值不變，只改變相對電源電壓的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓Gt3，gpU0 = 3+ ε。電力電子變換器電路一端接有Cf5Lf6濾波器，由主開關(guān)管T1 T87構(gòu)成兩個背靠背的橋式變換器結(jié)構(gòu)，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;8，另一端與高頻隔離變壓器T4連接。實(shí)施例I 4中，單相電路通過三角形或星形接法，依次得到三相無隔離交流調(diào)壓器、三相無隔離交流穩(wěn)壓器、三相無隔離交流移相器、三相無隔離電力電子變壓器。
權(quán)利要求
1.一種無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器，其特征在于該交流調(diào)壓器由電源的輸入電壓矢量Us (I)，電力電子變換器b產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓矢量(2)，負(fù)載的輸出電壓矢量(3)，電力電子變換器a經(jīng)高頻隔離變壓器T (4)與電力電子變換器b連接，并通過電力電子變換器電路、調(diào)壓器電路依次連接成整體；補(bǔ)償電壓Ge相對于電源電壓的相位差α，不改變^^的大小，只調(diào)整Ge相對的相位角α，就能實(shí)現(xiàn)寬幅的輸出電壓矢量Gt3調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求I所述無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器，其特征在于電力電子變換器電路一端接有Cf(5)Lf(6)濾波器，由主開關(guān)管T1 T8 (7)構(gòu)成兩個背靠背的橋式變換器結(jié)構(gòu)，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cd。(8)，另一端與高頻隔離變壓器T (4)連接。
3.如權(quán)利要求I所述無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器，其特征在于該無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器電路由交流電源輸入到電力電子變換器a，經(jīng)高頻隔離變壓器T后與電力電 子變換器b連接，變換器b產(chǎn)生補(bǔ)償電壓仏；％和仏之和得到輸出電壓仏;保持仏幅值不變，只改變相對電源電壓的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓t^，gpU0 = U S + Uc O
4.如權(quán)利要求I所述無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器的用途，其特征在于當(dāng)電源電壓和負(fù)載電壓Gt3間沒有隔離，負(fù)載電壓的頻率須保持與電源電壓相同；該電路無法實(shí)現(xiàn)變頻，只能實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)，適用于作無隔離的交流調(diào)壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器、電力電子變壓器；用作調(diào)壓器時，當(dāng)Us = UN，Un為額定電壓，要求輸出電壓U。在(O I. 2)*Un間變化，相位角α應(yīng)在180° 106. 26°之間調(diào)節(jié)；由于α >90°，電力電子變換器b從Ge處吸收電能，通過高頻隔離變壓器T傳遞給電力電子變換器a，然后由變換器a把電能反饋回電網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無隔離恒幅矢量交流調(diào)壓器，其特點(diǎn)是該交流調(diào)壓器由電源的輸入電壓矢量電力電子變換器b產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓矢量負(fù)載的輸出電壓矢量電力電子變換器a經(jīng)高頻隔離變壓器T(4)與電力電子變換器b連接，并通過電力電子變換器電路、調(diào)壓器電路依次連接成整體；補(bǔ)償電壓相對于電源電壓的相位差α，不改變的大小，只調(diào)整相對的相位角α，就能實(shí)現(xiàn)寬幅的輸出電壓矢量調(diào)節(jié)。該發(fā)明適用于寬幅正弦波調(diào)壓的單相或三相無隔離型交流調(diào)壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器、電力電子變壓器。
文檔編號H02M5/10GK102638171SQ20121010365
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者劉紅萍, 張代潤 申請人:四川大學(xué)