72脈波自耦移相整流系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，包括1個三相輸入電抗器、72脈波移相自耦變壓器、12個整流器、平衡電抗器、直流電感、濾波電容以及輸出接口，所述平衡電抗器包括12個繞組，其中每一個繞組均帶有中心抽頭；所述輸入電抗器分別與所述72脈波移相自耦變壓器的三個輸入端連接，所述72脈波移相自耦變壓器設(shè)置有12個三相交流輸出端，每一所述整流器分別與一所述三相交流輸出端連接，該12個整流器依次平均分為6組。該72脈波自耦移相整流系統(tǒng)具有均壓、均流的作用，保證了輸出電壓72脈波的合成，并降低輸入電流總諧波含量；本發(fā)明可大幅降低產(chǎn)品的體積、重量、成本，提高產(chǎn)品效率，減小繞組的個數(shù)及連接工藝的復(fù)雜性。
【專利說明】
72脈波自耦移相整流系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的整流裝置被應(yīng)用到各個領(lǐng)域。由于其非線性特性，網(wǎng)側(cè)輸入電流產(chǎn)生了嚴重畸變，降低了設(shè)備的電磁兼容性能，給電網(wǎng)及其它用電設(shè)備帶來了危害。因此，如何抑制電流諧波是一項重要任務(wù)。
[0003]諧波抑制是涉及電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、電氣自動化技術(shù)、理論電工等領(lǐng)域的重大課題。由于電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，使得諧波和無功問題引起人們越來越多的關(guān)注。同時，也由于電力電子技術(shù)的飛速進步，人們認識到，通過增加整流的脈沖數(shù)，可以提高整流器的輸入電流及輸出電壓特性。脈沖數(shù)越多，輸入電流及輸出電壓中的諧波階次越高。分析可知，多脈沖整流器中的變壓器就相當于一個無源濾波器，濾除了輸出電流中的特定次諧波。通過增加整流的脈沖數(shù)，可以有效減小輸入電流總畸變率及電壓脈動系數(shù)。據(jù)相關(guān)文獻記載，72脈波整流器滿載時的輸入電流總畸變率可小于2%，對電網(wǎng)的質(zhì)量影響微乎其微。
[0004]傳統(tǒng)的72脈波移相整流變壓器均采用延邊三角形移相，或采用多臺移相變壓器聯(lián)合移相并聯(lián)工作，完全通過變壓器磁耦合將輸入能量傳輸?shù)捷敵龆耍赃@種變壓器的等效容量比較大、繞組數(shù)多、接線復(fù)雜、成本高。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，充分利用自耦變壓器的優(yōu)點，采用合理的繞組布置和連接，以實現(xiàn)多脈沖整流移相的目的，解決現(xiàn)有移相整流系統(tǒng)體積大、成本高、繞組連接復(fù)雜等問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，包括I個輸入三相電抗器、72脈波移相自耦變壓器、12個整流器、平衡電抗器、直流電感、濾波電容以及輸出接口，所述平衡電抗器包括12繞組，其中每一個繞組均帶有中心抽頭;所述輸入電抗器分別與所述72脈波移相自耦變壓器的三個輸入端連接，所述72脈波移相自耦變壓器設(shè)置有12個三相交流輸出端，每一所述整流器分別與一所述三相交流輸出端連接，該12個整流器依次平均分為6組，每組的2個整流器的正輸出端以通過一所述平衡電抗器的一個繞組的頭尾連接，其中心抽頭為并聯(lián)后的正端輸出接于正公共點；每組的兩個整流器的負輸出端以通過一所述平衡電抗器的另一個繞組的頭尾連接，其中心抽頭為并聯(lián)后的負端輸出接于負公共點;所述正公共結(jié)點、所述直流電感以及所述輸出接口的正極依次連接，所述負公共結(jié)點與所述輸出接口的負極連接，所述濾波電容的兩端分別與所述輸出接口的正極以及負極連接。
[0008]在本發(fā)明提供的48脈波自耦移相整流系統(tǒng)中，所述72脈波移相自耦變壓器包括鐵芯和繞組模塊，所述鐵芯設(shè)置有相互平行的第一芯柱、第二芯柱以及第三芯柱，所述繞組模塊包括A相繞組、B相繞組以及C相繞組，其中，所述A相繞組繞置于所述第一芯柱上，所述B相繞組繞置于所述第二芯柱上，所述C相繞組繞置于所述第三芯柱上，所述A相繞組包括繞組WAl?WAl 9，所述B相繞組包括WBl?WBl 9，所述C相繞組包括WCl?WCl 9。
[0009]所述繞組WAl?WA7自耦連接且依次串聯(lián)，繞組W BI?WB7自耦連接且依次串聯(lián)，繞組W Cl?WC7自耦連接且依次串聯(lián);WAl與WA2串聯(lián)處為移相變壓器的A相輸入接口A，WB1與WB2串聯(lián)處為移相變壓器的B相輸入接口 B，WCl與WC2串聯(lián)處為移相變壓器的C相輸入接口 C。職1、胃81及胃(:1的頭連接為移相變壓器的中心點0。繞組￥42?￥47的尾端、繞組￥88?￥813的尾端以及繞組WC14?WC19的尾端依次連接，其中繞組WB8?WB13的頭依次為移相變壓器的輸出接口 al?a6，繞組WC14?WC19的頭依次為移相變壓器的輸出接口 al2?a7;繞組WB2?WB7的尾端、繞組WC8?WC13的尾端以及繞組WA14?WA19的尾端依次連接，其中繞組WC8?WC13的頭依次為移相變壓器的輸出接口 bl?b6，繞組WA14?WA19的頭依次為移相變壓器的輸出接口 bl2?b7;繞組WC2?WC7的尾端、繞組WA8?WA13的尾端以及繞組WB14?WB19的尾端依次連接，其中繞組WA8?WA13的頭依次為移相變壓器的輸出接口 Cl?c6，繞組WB14?WB19的頭依次為移相變壓器的輸出接口 cl2?c7。
[0010]前面所述的72脈波自耦移相變壓器為升壓型，若將Wl置于W7的上端，同時將繞組WA2、WB2及WC2的頭連接作為移相變壓器的中心點O或N，即為降壓型自耦移相變壓器。
[0011 ]在本發(fā)明提供的72脈波自耦移相整流系統(tǒng)中，所述的12個三相交流輸出端a 1-b 1-(:1?&12-1312-(312的電壓幅值基本相等且依次分別移相+27.5°、+22.5°、+17.5°、+ 12.5°、+7.5°、+2.5°-2.5°-7.5°、-12.5°、-17.5°-22.5°-27.5°。
[0012]進一步的，所述的12組電壓al-bl-cl?al2-bl2_cl2分別接整流模塊Dl?D12，整流模塊Dl?D12可為可控整流、也可為不可控整流，分別整流輸出12組直流電壓Vl?Vl 2，根據(jù)需要可選擇Vl?V12全部并聯(lián)、或全部串聯(lián)、或先并后串、或先串后并等不同的組合方式得到不同的直流電壓輸出。若Vl?V12全部或部份為并聯(lián)，則需要在Vl?V12的后端先串接平衡電抗器。
[0013]所述72脈波用平衡電抗器，鐵芯采用口字形結(jié)構(gòu)，共設(shè)有胃11、￥12、￥13、胃14、￥15、町6、胃21、￥22、￥23、￥24、￥25及胃26共12個繞組，每一個繞組的匝數(shù)相等、線徑相等、繞向相同、電感量相等。每個繞組帶有一個中心抽頭，上下兩半對稱輸出。每個繞組的頭尾分別依次與Vl?V12的正負端連接，每個繞組的中心抽頭為并聯(lián)輸出接口。
[0014]進一步的，若選擇將Dl與D12全部串聯(lián)，則可省掉平衡電抗器，得到更高(12倍)的直流電壓。
[0015]在本發(fā)明提供的72脈波自耦移相整流系統(tǒng)中，可根據(jù)需要在直流輸出的后端連接濾波電容與濾波電感。
[0016]實施本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]由于該72脈波自耦移相整流系統(tǒng)僅僅包括三個輸入電抗器、72脈波移相自耦變壓器、12個整流器、平衡電抗器、直流電感、濾波電容以及輸出接口，并且其各個整流器采用的先并后串或者全并聯(lián)的方式使得該72脈波自耦移相整流系統(tǒng)具有均壓、均流的作用，保證了輸出電壓72脈波的合成，并降低輸入電流總諧波含量;相對傳統(tǒng)的延邊三角形移相，本發(fā)明可大幅降低產(chǎn)品的體積、重量、成本，提高產(chǎn)品效率，減小繞組的個數(shù)及連接工藝的復(fù)雜性;本發(fā)明中的整流器滿載時的輸入電流總畸變率可小于2%，幾乎不對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染。
【附圖說明】
[0018]圖1為72脈波自耦移相整流系統(tǒng)并聯(lián)輸出連接圖；
[0019]圖2為72脈波自耦移相整流系統(tǒng)先并后串連接圖；
[0020]圖3為72脈波自耦移相整流系統(tǒng)串聯(lián)輸出連接圖；
[0021 ]圖4為72脈波自耦升壓移相變壓器繞組連接圖；
[0022]圖5為72脈波自耦降壓移相變壓器繞組連接圖；
[0023]圖6為72脈波自耦升壓移相變壓器相位圖；
[0024]圖7為72脈波自耦降壓移相變壓器相位圖；
[0025]圖8為平衡電抗器繞組布置圖
[0026]本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0027]應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]以圖1為例，100為三相電源，200為輸入電抗器，300為72脈波自耦移相變壓器，400為整流模塊，500為平衡電抗器，600為直流平波電感，700為濾波電容。ABC三相電源100進入72脈波自耦移相變壓器300后，輸出alblcl?al2bl2cl2幅值相等相位不等的12路電壓，分別移相+27.5°、+22.5。、+ 17.5。、+12.5。、+7.5。、+2.5。-2.5。-7.5。、-12.5。、-17.5°-22.5°-27.5°。12組AC電壓分別經(jīng)過整流模塊400的Dl?D12整流輸出12組DC電壓。為了使12組AC電壓轉(zhuǎn)DC過程中能夠?qū)崿F(xiàn)均壓、均流的作用，保證輸出電壓72脈波的合成，并降低輸入電流總諧波含量，所以在12組DC電壓后端連接有平衡電抗器500，通過平衡電抗器500全部并聯(lián)輸出后得到相應(yīng)容量的DC電壓電源，根據(jù)需要選擇連接平波電感600和濾波電容700。為了進一步降低其諧波泄放，在其輸入端ABC側(cè)串有輸入電抗器200。同時，輸入電抗器200的加入可使整個系統(tǒng)的短路阻抗大幅提升，使alblcl?al2bl2cl2的12路輸出趨于平衡。
[0029]圖2與圖1類似，不同之處為，在整流模塊400的后端接有平衡電抗器500，通過平衡電抗器500將整流模塊400的Dl與D2并聯(lián)，D3與D4并聯(lián)，D5與D6并聯(lián)，D7與D8并聯(lián)，D9與DlO并聯(lián)，Dll與D12并聯(lián)。然后再分別串聯(lián)輸出，得到相比圖1于6倍的直流電壓值。
[0030]圖3與圖1也類似，不同之處為，整流模塊400的Dl?D12輸出12組DC電壓，然后全部串聯(lián)，得到相比圖1于12倍的直流電壓值。此處省掉了平衡電抗器500。
[0031 ]圖4為72脈波自耦升壓移相變壓器繞組連接圖，其中301為自耦變壓器300的鐵芯，302為其繞組。所述鐵芯301為三芯柱結(jié)構(gòu)，繞組采用星形接法，在每個鐵芯柱上分別設(shè)置有繞組302，繞組302又分為Wl?W19共19個繞組，其中Wl?W7為自耦連接，各引出點為抽頭引出，W8?W19均為獨立繞組，為了方便描述，A相命名為WAl?WA19，B相命名為WBl?WB19，C相命名為WCl?WCl9。其連接方式參考附圖，所述繞組WAl?WA7自耦連接且依次串聯(lián)，繞組WBI?WB7自耦連接且依次串聯(lián)，繞組W Cl?WC7自耦連接且依次串聯(lián);WAl與WA2串聯(lián)處為移相變壓器的A相輸入接口 A，WB1與WB2串聯(lián)處為移相變壓器的B相輸入接口 B，WC1與WC2串聯(lián)處為移相變壓器的C相輸入接口 C JAUWBl及WCl的頭連接為移相變壓器的中心點O。繞組WA2?WA7的尾端、繞組WB8?WB13的尾端以及繞組WC14?WC19的尾端依次連接，其中繞組WB8?WB13的頭依次為移相變壓器的輸出接口 al?a6，繞組WC14?WC19的頭依次為移相變壓器的輸出接口 a 12?a7;繞組WB2?WB7的尾端、繞組WC8?WC13的尾端以及繞組WA14?WAl 9的尾端依次連接，其中繞組WC8?WC13的頭依次為移相變壓器的輸出接口 bl?b6，繞組WA14?WA19的頭依次為移相變壓器的輸出接口 bl2?b7;繞組WC2?WC7的尾端、繞組WA8?WA13的尾端以及繞組WB14?WB19的尾端依次連接，其中繞組WA8?WA13的頭依次為移相變壓器的輸出接口 Cl?c6，繞組WB14?WB19的頭依次為移相變壓器的輸出接口 cl2?C7ABC為輸入端，共輸出alblcl?al2bl2cl2幅值相等相位不等的12路電壓，分別移相+27.5°、+22.5°、+17.5°、+12.5。、+7.5。、+2.5。-2.5°-7.5°、-12.5。、-17.5。-22.5°-27.5°。
[0032]圖5為72脈波自耦降壓移相變壓器繞組連接圖，其中301為自耦變壓器300的鐵芯，302為其繞組。所述鐵芯301為三芯柱結(jié)構(gòu)，繞組采用星形接法，在每個鐵芯柱上分別設(shè)置有繞組302，繞組302又分為Wl?W19共19個繞組，其中Wl?W7為自耦連接，各引出點為抽頭引出，W8?W19均為獨立繞組，為了方便描述，A相命名為WAl?WA19，B相命名為WBl?WB19，C相命名為WCl?WC19。其連接方式與圖4的區(qū)別在于，此處將Wl置于W7的上端，同時將繞組WA2、WB2及WC2的頭連接作為移相變壓器的中心點O或N，形成降壓型自耦移相變壓器。同樣的，ABC為輸入端，共輸出alblcl?al2bl2cl2幅值相等相位不等的12路電壓，分別移相+27.5°、+22.5°、+17.5°、+12.5°、+7.5°、+2.5°-2.5°-7.5°、_12.5°、_17.5°-22.5°-27.5°。
[0033]圖6為72脈波自耦升壓移相變壓器相位圖，可以看出，alblcl?al2bl2cl2幅值相等相位不等的 12路電壓，分別移相+27.5°、+22.5°、+ 17.5°、+ 12.5°、+7.5°、+2.5°-2.5°_7.5°、-12.5°、-17.5°-22.5°-27.5°。
[0034]圖7與圖6類似，不同之處為圖7為降壓連接圖，其ABC處于abc的上端。
[0035]圖8為平衡電抗器繞組布置圖，501為平衡電抗器的鐵芯，502為繞組，在鐵芯502上設(shè)置有12個繞組Wll?W26，每個繞組均帶有中心抽頭，10個繞組的繞向相同，線徑與圈數(shù)均相同。以W21為例，DI與D2的正端同時從W21的頭尾211與213輸入，直流電壓并聯(lián)從212輸出，根據(jù)線圈的繞向和電流的方向可知，在平衡電抗器的鐵芯柱上將會同時產(chǎn)生方向相反的磁通，兩磁通將會在鐵芯柱上相互低消，磁路上不形成磁壓降。假設(shè)Dl與D2的電流瞬時值不相等，則其差量將會在鐵芯柱上產(chǎn)生磁壓降，以確保兩路平衡輸出。同理，Wll?W26也一樣。更進一步，Wll?W26共12組線圈，各組線圈相互之間還會更進一步的低消其差量。合理的平衡電抗器可以提高并聯(lián)橋臂的利用效率。兩個直流電源并聯(lián)時，只有當電壓平均值和瞬時值均相等時，才能使負載均流。72脈波整流電路中各組三相整流橋輸出電壓平均值相等，但瞬時值不等。如果不加均衡電抗器，任何瞬間，只有相間線電壓最高的一組整流橋上下橋臂的二極管才能導(dǎo)通。而平衡電抗器對瞬態(tài)電壓的作用，使每組三相整流橋臂能夠在同一時刻均有2個二極管處于開通狀態(tài)，共同為負載提供電流。
[0036]采用以上連接方式使得該72脈波自耦移相整流系統(tǒng)具有均壓、均流的作用，保證了輸出電壓72脈波的合成，并降低輸入電流總諧波含量。相對傳統(tǒng)的延邊三角形移相，本發(fā)明可大幅降低產(chǎn)品的體積、重量、成本，提高產(chǎn)品效率，減小繞組的個數(shù)及連接工藝的復(fù)雜性;本發(fā)明中的整流器滿載時的輸入電流總畸變率可小于2%，幾乎不對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染。
[0037]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于，包括I個輸入三相電抗器、72脈波移相自耦變壓器、12個整流器、平衡電抗器、直流電感、濾波電容以及輸出接口，所述平衡電抗器包括12繞組，其中每一個繞組均帶有中心抽頭;所述輸入電抗器分別與所述72脈波移相自耦變壓器的三個輸入端連接，所述72脈波移相自耦變壓器設(shè)置有12個三相交流輸出端，每一所述整流器分別與一所述三相交流輸出端連接，該12個整流器依次平均分為6組，每組的2個整流器的正輸出端以通過一所述平衡電抗器的一個繞組的頭尾連接，其中心抽頭為并聯(lián)后的正端輸出接于正公共點；每組的兩個整流器的負輸出端以通過一所述平衡電抗器的另一個繞組的頭尾連接，其中心抽頭為并聯(lián)后的負端輸出接于負公共點;所述正公共結(jié)點、所述直流電感以及所述輸出接口的正極依次連接，所述負公共結(jié)點與所述輸出接口的負極連接，所述濾波電容的兩端分別與所述輸出接口的正極以及負極連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于，所述72脈波移相自耦變壓器包括鐵芯和繞組模塊，所述鐵芯設(shè)置有相互平行的第一芯柱、第二芯柱以及第三芯柱，所述繞組模塊包括A相繞組、B相繞組以及C相繞組，其中，所述A相繞組繞置于所述第一芯柱上，所述B相繞組繞置于所述第二芯柱上，所述C相繞組繞置于所述第三芯柱上，所述A相繞組包括繞組WAl?WAl 9，所述B相繞組包括WBl?WBl 9，所述C相繞組包括WCl?WCl 9。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于，繞組WAl?WA7自耦連接且依次串聯(lián)，繞組WBl?WB7自耦連接且依次串聯(lián)，繞組WCl?WC7自耦連接且依次串聯(lián)；WAl與WA2串聯(lián)處為移相變壓器的A相輸入接口 A，WBl與WB2串聯(lián)處為移相變壓器的B相輸入接口 B，WCl與WC2串聯(lián)處為移相變壓器的C相輸入接口 C13WAl、WB1及WCl的頭連接為移相變壓器的中心點O。繞組WA2?WA7的尾端、繞組WB8?WB13的尾端以及繞組WC14?WC19的尾端依次連接，其中繞組WB8?WB13的頭依次為移相變壓器的輸出接口 al?a6，繞組WC14?WC19的頭依次為移相變壓器的輸出接口 al2?a7;繞組WB2?WB7的尾端、繞組WC8?WC13的尾端以及繞組WA14?WA19的尾端依次連接，其中繞組WC8?WC13的頭依次為移相變壓器的輸出接口 bl?b6，繞組WA14?WA19的頭依次為移相變壓器的輸出接口 bl2?b7;繞組WC2?WC7的尾端、繞組WA8?WA13的尾端以及繞組WB14?WB19的尾端依次連接，其中繞組WA8?WA13的頭依次為移相變壓器的輸出接口 Cl?c6，繞組WB14?WB19的頭依次為移相變壓器的輸出接口cl2?c704.一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于，權(quán)利要求3所述的72脈波自耦移相變壓器為升壓型，可將Wl置于W7的上端，同時將繞組WA2、WB2及WC2的頭連接作為移相變壓器的中心點O，即為降壓型。5.根據(jù)權(quán)利要求3?4所述的72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于，所述12個三相交流輸出端&1-131-(31?&12-1312-(312的電壓幅值基本相等且依次分別移相+27.5°、+22.5°、+17.5°、+12.5。、+7.5。、+2.5。-2.5°-7.5°、-12.5。、-17.5。-22.5°-27.5°。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于:所述12組電壓a 1-b 1-CI?a 12-b 12_c 12分別接整流模塊DI?Dl 2，整流模塊DI?D12可為可控整流、也可為不可控整流，分別整流輸出12組直流電壓Vl?V12，根據(jù)需要可選擇Vl?V12全部并聯(lián)、或全部串聯(lián)、或先并后串、或先串后并等不同的組合方式得到不同的直流電壓輸出。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于:若Vl?V12全部或部份為并聯(lián)，則需要在Vl?V12的后端先串接平衡電抗器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于:所述72脈波用平衡電抗器，鐵芯采用口字形結(jié)構(gòu)，共設(shè)有胃11、￥12、￥13、￥14、￥15、￥16、￥21、￥22、￥23、胃24、￥25及W26共12個繞組，每一個繞組的匝數(shù)相等、線徑相等、繞向相同、電感量相等。每個繞組帶有一個中心抽頭，上下兩半對稱輸出。每個繞組的頭尾分別依次與Vl?V12的正負端連接，每個繞組的中心抽頭為并聯(lián)輸出接口。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于:若選擇將Dl與D12全部串聯(lián)，則可省掉平衡電抗器，得到更高(12倍)的直流電壓。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種72脈波自耦移相整流系統(tǒng)，其特征在于:可根據(jù)需要在直流輸出的后端連接濾波電容與濾波電感。
【文檔編號】H01F27/30GK105846692SQ201610322387
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月14日
【發(fā)明人】陳良漢
【申請人】廣東朗騰電氣有限公司