專利名稱：一種隔離型恒幅矢量交流調壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種隔離型恒幅矢量(或恒幅相量)交流調壓器，特別涉及電源與負載間有隔離的単相或三相無觸點、無級、寬幅的正弦波電カ電子調壓器、穩(wěn)壓器。屬于交流調壓、交流穩(wěn)壓技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有交流調壓、穩(wěn)壓方法主要有 (I)采用伺服電動機帶動電刷移動實現(xiàn)變壓器輸出電壓調壓，輸出電壓實現(xiàn)有級(變壓器有多個分接頭)或無級(如自耦變壓器)調節(jié)。但由于電動機和電刷的存在，即是有觸點的調壓方式，其缺點是調壓速度緩慢、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來調節(jié)變壓器輸出電壓，實現(xiàn)無觸點的調壓方式。但因調壓是有級的，無法實現(xiàn)連續(xù)調壓，因而有輸出電壓精度低的不足；因有エ頻變壓器，仍有體積大、重量重的不足。(3)用AC/DC/AC變換的方式實現(xiàn)交流正弦波調壓，直流環(huán)的大電解電容使直流環(huán)電壓調節(jié)緩慢，而僅靠調制系數(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，難以實現(xiàn)寬幅調壓。(4)用AC/AC變換的方式實現(xiàn)交流正弦波調壓時，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)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種隔離型恒幅矢量交流調壓器，其特點是有隔離的無觸點、無級、寬幅的正弦波電カ電子調壓器、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措施實現(xiàn)。隔離型恒幅矢量交流調壓器由電源的輸入電壓矢量高頻隔離變壓器T，電カ電子變換器b的正弦波輸出電壓矢量Gei，Gei與仏同相位，電カ電子變換器c的正弦波輸出電壓矢量ひe2，輸出到負載的輸出電壓矢量^O，ひe2和ひei之間的相位差α ;并通過電カ電子變換器電路、調壓器電路依次連接成整體。電カ電子變換器電路一端接有CfLf濾波器，由主開關管T1 T8構成兩個背靠背的橋式變換器結構，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。隔離型恒幅矢量交流調壓器電路由交流電源輸入到電カ電子變換器α，經(jīng)高頻隔離變壓器T后分別與電力電子變換器b、c連接，由電カ電子變換器b產(chǎn)生的輸出電壓ひC1，由電カ電子變換器c產(chǎn)生輸出電壓Ge2;保持め^和め的幅值不變，改變め;2相對于め;ェ的相位角Ct ,得到幅值不同的正弦波輸出電壓ひ(3 MlJ0 = IJci +Uc2。隔離型恒幅矢量交流調壓器的用途
在電源電壓へ和負載電壓&間 通過高頻變壓器T實現(xiàn)隔離，因而負載電壓的頻率和幅值都可以與電源電壓不相同，因此，該電路適合用作寬幅正弦波變頻器，其輸出電壓幅值、頻率均可調；或用作寬幅正弦波逆變器，其輸出電壓頻率固定，但與電源頻率不同；或用作帶隔離的交流調壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器、電カ電子變壓器，這時輸出電壓頻率與電源電壓相同。在交流調壓器中，如果Us = UN, Un為額定電壓，不考慮電路壓降且η = I時，要求輸出電壓在(O I. 2) *UN內變化，那么α的調節(jié)范圍為180° 106. 26°。由于α >90°，電カ電子變換器c從ひ。2處吸收電能，通過高頻隔離變壓器T傳遞給變換器α和變換器b，從而把電能反饋回電網(wǎng)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(I)實現(xiàn)大容量寬幅無觸點、無級正弦波隔離電カ電子調壓器、穩(wěn)壓器。(2)適用于單、三相系統(tǒng)。(3)無エ頻變壓器，降低了設備重量和體積。


圖I是本發(fā)明的隔離型恒幅矢量交流調壓器原理圖。I.輸入電源電壓矢量i7s，2.高頻隔離變壓器T，3.電カ電子變換器b的輸出正弦波電壓矢量^d，4.電カ電子變換器c的輸出正弦波電壓矢量ひe2，5.輸出到負載的輸出電
壓矢量G9。圖2是本發(fā)明的隔離型恒幅矢量交流調壓器的電カ電子變換器電路。6.電カ電子變換器的濾波電容器Cf，7.濾波電抗器Lf，8.電カ電子變換器的主開關管T1 T8,9.直流側儲能電容器Cd。。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是本實施例只能用于對本發(fā)明進行進ー步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域的技術嫻熟人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內容作出一些非本質的改進和調整。實施例I交流電源ひ,I輸入到電カ電子變換器α，經(jīng)高頻隔離變壓器Τ2后，由電カ電子變換器b產(chǎn)生圖I中的輸出電壓ひei 3，當ひei與仏同相位，由電カ電子變換器c產(chǎn)生輸出電壓ひ。24。保持Gei和ひe2的幅值不變，改變ひe2相對于Gei的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓5 (即％ = Oci + IJc2)。電カ電子變換器電路一端接有Cf6Lf7濾波器，由主開關管T1 T8S構成兩個背靠背的橋式變換器結構，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;9，另一端與高頻隔離變壓器T2連接。在交流調壓器中，當Us = UN, Un為額定電壓，要求輸出電壓在(O 1.2)*UN內變化，那么α的調節(jié)范圍為180° 106. 26°。輸出電壓頻率與電源電壓頻率相同。實施例2交流電源ひ,I輸入到電カ電子變換器α，經(jīng)高頻隔離變壓器Τ2后，由電カ電子變換器b產(chǎn)生圖I中的輸出電壓ひei 3，當ひei與も同相位，由電カ電子變換器c產(chǎn)生輸出電壓ひ。24。保持Gei和ひe2的幅值不變，改變ひe2相對于Gei的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓5 (即ひσ = IJci +Uc2)。電カ電子變換器電路一端接有Cf6Lf7濾波器，由主開關管T1 T8S構成兩個背靠背的橋式變換器結構，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;9，另一端與高頻隔離變壓器T2連接。在交流穩(wěn)壓器中，當Us = 0.5UN，輸入電壓低到額定電壓的一半時，負載電壓仍可達到額定電壓，即α =0°時，有U() = UN。所以輸入電壓在(O. 5 1.0)*隊時，輸出電壓可保持為額定值。當Us SUn時，求解方程總可得唯一的α值(α彡120° )使U。= Uno實現(xiàn)(O. 5UN^ Us <-)非常寬幅的交流穩(wěn)壓。輸出電壓頻率與電源電壓頻率相同。實施例3
交流電源ひ,I輸入到電カ電子變換器α，經(jīng)高頻隔離變壓器Τ2后，由電カ電子變換器b產(chǎn)生圖I中的輸出電壓ひei 3，當ひei與仏同相位，由電カ電子變換器c產(chǎn)生輸出電壓ひ。24。保持Gei和Ge2的幅值不變，改變Ge2相對于Gei的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓5 (即ひ0 = Uci +Uc2)。電カ電子變換器電路一端接有Cf6Lf7濾波器，由主開關管T1 T8S構成兩個背靠背的橋式變換器結構，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;9，另一端與高頻隔離變壓器T2連接。在交流移相器中，當Us = UN，Un為額定電壓，α的調節(jié)過程為(0° —90° —180° )，那么輸出電壓的變化為(2UN— 1.4UN —0)，輸出電壓相對于輸入電壓的相位差的變化為(0° —45° —90° )。輸出電壓頻率與電源電壓頻率相同。實施例4交流電源ひ,I輸入到電カ電子變換器α，經(jīng)高頻隔離變壓器Τ2后，由電カ電子變換器b產(chǎn)生圖I中的輸出電壓ひei 3，當ひei與仏同相位，由電カ電子變換器c產(chǎn)生輸出電壓ひ。24。保持Gei和ひe2的幅值不變，改變ひe2相對于Gei的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓5 (即ひσ = IJci +Uc2)。電カ電子變換器電路一端接有Cf6Lf7濾波器，由主開關管T1 T8S構成兩個背靠背的橋式變換器結構，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;9，另一端與高頻隔離變壓器T2連接。在正弦波逆變器中，改變ひei和ひe2的相位差α，實現(xiàn)電壓輸出的調壓；逆變器的輸出電壓頻率可以與電源頻率不同，但其值是不變的。實施例5交流電源ひ,I輸入到電カ電子變換器α，經(jīng)高頻隔離變壓器Τ2后，由電カ電子變換器b產(chǎn)生圖I中的輸出電壓ひei 3，當ひei與も同相位，由電カ電子變換器c產(chǎn)生輸出電壓ひ。24。保持Gei和ひe2的幅值不變，改變ひe2相對于Gei的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓5 (即ひσ = IJci +Uc2)。電カ電子變換器電路一端接有Cf6Lf7濾波器，由主開關管T1 T8S構成兩個背靠背的橋式變換器結構，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;9，另一端與高頻隔離變壓器T2連接。在正弦波變頻器中，改變ひei和ひe2的頻率和相位差α，實現(xiàn)輸出電壓的調頻調壓。實施例6
交流電源I輸入到電カ電子變換器α，經(jīng)高頻隔離變壓器Τ2后，由電カ電子變換器b產(chǎn)生圖I中的輸出電壓Gei 3，當Gei與ら同相位，由電カ電子變換器c產(chǎn)生輸出電壓ひ。24。保持Gei和Ge2的幅值不變，改變Ge2相對于Gei的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓5 (即ひσ = IJci +Uc2)。電カ電子變換器電路一端接有Cf6Lf7濾波器，由主開關管T1 T8S構成兩個背靠背的橋式變換器結構，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;9，另一端與高頻隔離變壓器T2連接。在電カ電子變壓器中，可實現(xiàn)作為交流調壓器、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。 實施例7交流電源ひ,I輸入到電カ電子變換器α，經(jīng)高頻隔離變壓器Τ2后，由電カ電子變換器b產(chǎn)生圖I中的輸出電壓Gei 3，當Gei與ら同相位，由電カ電子變換器c產(chǎn)生輸出電壓ひ。24。保持Gei和ひe2的幅值不變，改變ひe2相對于Gei的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波輸出電壓5 (即ひσ = IJci +Uc2)。電カ電子變換器電路一端接有Cf6Lf7濾波器，由主開關管T1 T8S構成兩個背靠背的橋式變換器結構，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cdc;9，另一端與高頻隔離變壓器T2連接。實施例I 6中，單相電路通過三角形或星形接法，依次得到三相隔離型交流調壓器、三相隔離型交流穩(wěn)壓器、三相隔離型交流移相器、三相隔離型正弦波逆變器、三相隔離型正弦波變頻器、三相隔離型電カ電子變壓器。
權利要求
1.一種隔離型恒幅矢量交流調壓器，其特征在于該交流調壓器由電源的輸入電壓矢量IJs (I)，高頻隔離變壓器T(2)，電力電子變換器b的正弦波輸出電壓矢量Gci (3) ,mci與同相位，電力電子變換器c的正弦波輸出電壓矢量(4)，輸出到負載的輸出電壓矢量仏(5)瓦2和f7cl之間的相位差α ;并通過電力電子變換器電路、調壓器電路依次連接成整體。
2.如權利要求I所述隔離型恒幅矢量交流調壓器，其特征在于電力電子變換器電路一端接有Cf(6)Lf(7)濾波器，由主開關管T1 T8 (8)構成兩個背靠背的橋式變換器結構，公共直流環(huán)上接有直流儲能電容器Cd。(9)，另一端與高頻隔離變壓器T (2)連接。
3.如權利要求I所述隔離型恒幅矢量交流調壓器，其特征在于隔離型恒幅矢量交流調壓器電路由交流電源輸入到電力電子變換器α，經(jīng)高頻隔離變壓器T后分別與電力電子變換器b、c連接，由電力電子變換器b產(chǎn)生的輸出電壓Gei，由電力電子變換器c產(chǎn)生輸出電壓jC2;保持JcJPdc2的幅值不變，改變相對于相位角α，得到幅值不同的正弦波輸出電壓J0，即= Oci+JJc2。
4.如權利要求I所述隔離型恒幅矢量交流調壓器的用途，其特征在于在電源電壓％和負載電壓Gc3間通過高頻變壓器T實現(xiàn)隔離，因而負載電壓的頻率和幅值都可以與電源電壓不相同，因此，該電路適合用作寬幅正弦波變頻器，其輸出電壓幅值、頻率均可調；或用作寬幅正弦波逆變器，其輸出電壓頻率固定，但與電源頻率不同；或用作帶隔離的交流調壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器、電力電子變壓器，這時輸出電壓頻率與電源電壓相同；在交流調壓器中，當Us = UN，Un為額定電壓，不考慮電路壓降且η = I時，要求輸出電壓在(O ·1.2)*UN內變化，那么α的調節(jié)范圍為180° 106. 26°。由于α >90°，電力電子變換器c從Ge2處吸收電能，通過高頻隔離變壓器T傳遞給變換器α和變換器b，從而把電能反饋回電網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隔離型恒幅矢量交流調壓器，其特點是該交流調壓器由電源的輸入電壓矢量高頻隔離變壓器T(2)，電力電子變換器b的正弦波輸出電壓矢量當與同相位，電力電子變換器c的正弦波輸出電壓矢量輸出到負載的輸出電壓矢量和之間的相位差α(6)；并通過電力電子變換器電路、調壓器電路依次連接成整體。該發(fā)明適用于寬幅正弦波調壓的單相或三相隔離型交流調壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器、正弦波逆變器、正弦波變頻器、電力電子變壓器。
文檔編號H02M5/44GK102638173SQ20121010322
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權日2012年4月10日
發(fā)明者劉紅萍, 張代潤 申請人:四川大學