专利名称：高压大功率稳频稳压电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力电子电源技术领域，更明确地说是一种利用新的高压变频技术制作的高压大功率稳频稳压电源。
背景技术：
传统的交流稳频稳压电源有下述缺点和不足电压低，输出功率小，一般在数百、数十、数个KW以下甚至更小，难以作大；电流波形差，高次和低次谐波都很丰富，负载下的功率因数低，往往不足0.9甚至更低；输出稳定性差，输出电压不稳定，稳定度很难作到万分以上；效率低，一般不足0.9甚至更小。另外，已有的交流电源结构不够合理，其中某一部分出现故障时，往往整机停止工作待修。上述交流电源难以满足各种用电器对交流电源的要求。
本实用新型的目的，在于克服上述缺点和不足，提供一种高电压、大功率、高功率因数、无谐波、对电网的污染小、输出电压的稳定度高、效率高、结构合理的高压大功率稳频稳压电源。
发明内容
为了达到上述目的，本实用新型高压大功率稳频稳压电源由外壳以及安装在外壳中的电气线路所构成。电气线路由三相交流输入电路以及与三相交流输入电路连接的功率单元模块电路所构成。功率单元模块由整流器、与整流器连接的直流滤波电容器以及与直流滤波电容器连接的IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)单相全桥逆变器组成。本实用新型采用的功率单元模块化技术方便了安装与维修，大大提高了电源的可靠性。在电源的工作过程中，当某一个单元出现故障时，可以将其自动旁路切出系统而不影响其它单元的运行。并且，可以发出报警信号，提示有关人员更换。
三相交流输入电路可以是三相隔离变压器。功率单元模块电路可以由6个功率单元模块组成，每相有2个功率单元模块串联。功率单元模块电路还先后与电抗器和三相输出变压器连接。这是由2个功率单元模块串联的电源。
三相交流输入电路也可以是移相变压器。功率单元模块电路可以由12个功率单元模块组成，每相有4个功率单元模块串联。功率单元模块电路还分别与三相输出变压器和控制器连接。控制器则由互连的单片机电路、工业控制计算机和PLC(逻辑程序控制器)组成。这是由4个功率单元模块串联的电源。
三相交流输入电路也可以是移相变压器。功率单元模块电路则由15个功率单元模块组成，每相有5个功率单元模块串联。功率单元模块电路还分别与三相输出变压器和控制器连接，控制器由互连的单片机电路、工业控制计算机和逻辑程序控制器组成。这是由5个功率单元模块串联的电源。
三相交流输入电路也可以是移相变压器。功率单元模块电路则由21个功率单元模块组成，每相有7个功率单元模块串联。功率单元模块电路还分别与三相输出变压器和控制器连接，控制器由互连的单片机电路、工业控制计算机和逻辑程序控制器组成。这是由7个功率单元模块串联的电源。
本实用新型的上述电源采用多级移相叠加的整流技术，大大改善了电流的波形，减少了输入电流的谐波，使其负载下的功率因数接近于1。
其输出逆变器部分采用了具有独立直流电源单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加技术，减小了输出电压的低次谐波，方便了输出电压的调节，消除了开关器件串联的稳态和动态均压问题，减少了单个开关器件的开关频率，提高了逆变效率，可保证输入电压在+10％～-15％变化范围内，输出电压稳定不变。
控制器核心由高速单片机和工业控制PC机协同运算来实现。精心设计的算法可保证系统达到最优的性能。工业控制PC机提供全中文WINDOWS监控和操作界面，同时可实现远程监控和网络化控制。控制器还包括一台内置的PLC(逻辑程序控制器)，用于柜体内开关信号的逻辑处理以及现场各种操作信号和状态信号的协调，增强了系统的灵活性。
控制器结构上采用VME标准箱体结构。各控制单元板采用FPGA、CPLD等大规模集成电路和表面焊接技术，使系统具有极高的可靠性。
另外，控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，使系统具有极高的安全性。同时，它具有很好的电磁兼容性，抗干扰性能强。
本实用新型的任务就是这样完成的。
本实用新型提供了一种高电压、大功率、高功率因数、无谐波、对电网的污染小、输出电压的稳定度高、效率高、结构合理的高压大功率稳频稳压电源。其输入电压可达3000V～10000V，输出功率可达300KVA～6000KVA，输入功率因数可达0.95～0.99，输出电压设定范围100～10000V，输出频率设定范围40～120HZ。总效率可高达92％，它可广泛用于各种用电器的供电中。
图1为本实用新型的功率单元模块的电路图。
图2为每相有2个功率单元模块串联的电源的电气原理图。
图3为每相有4个功率单元模块串联的电源的电气原理图。
图4为每相有5个功率单元模块串联的电源的电气原理图。
图5为每相有7个功率单元模块串联的电源的电气原理图。
图1所示，电气线路由三相交流输入电路1以及功率单元模块电路2所构成。功率单元模块6由整流器3、直流滤波电容器4以及IGBT单相全桥逆变器5组成。功率单元模块电路2由1块功率单元模块6组成。
图2所示，本实用新型的三相交流输入电路1是三相隔离变压器。功率单元模块电路2由6个功率单元模块6组成，每相有2个功率单元模块6串联。功率单元模块电路2还先后与电抗器7和三相输出变压器8连接。
图3所示，本实用新型的三相交流输入电路1是移相变压器。功率单元模块电路2由12个功率单元模块6组成，每相有4个功率单元模块6串联。功率单元模块电路2还分别与三相输出变压器8和控制器9连接。控制器9由互连的单片机电路10、工业控制计算机11和逻辑程序控制器12组成。其输入电压为3KV。
图4所示，本实用新型的功率单元模块电路2由15个功率单元模块6组成，每相有5个功率单元模块6串联。其输入电压为6KV。
图5所示，本实用新型的功率单元模块电路2由21个功率单元模块6组成，每相有7个功率单元模块6串联。其输入电压为10KV。
具体实施方式
本实用新型的实施例如下实施例1.一种高压大功率稳频稳压电源，如图1所示。它由外壳以及安装在外壳中的电气线路所构成。电气线路由三相交流输入电路以及与三相交流输入电路连接的功率单元模块电路所构成。功率单元模块由整流器、直流滤波电容器以及IGBT单相全桥逆变器组成。
实施例2.一种高压大功率稳频稳压电源，如图2所示。其三相交流输入电路是三相隔离变压器，功率单元模块电路由6个功率单元模块组成，每相有2个功率单元模块串联，功率单元模块电路还先后与电抗器和三相输出变压器连接。
实施例3.一种高压大功率稳频稳压电源，如图3所示。其三相交流输入电路是移相变压器。功率单元模块电路由12个功率单元模块组成，每相有4个功率单元模块串联。功率单元模块电路还分别与三相输出变压器和控制器连接，控制器由互连的单片机电路、工业控制计算机和逻辑程序控制器组成。
实施例4.一种高压大功率稳频稳压电源，如图4所示。其功率单元模块电路由15个功率单元模块组成，每相有5个功率单元模块串联。输入电压为6KV。其余同实施例3。
实施例5.一种高压大功率稳频稳压电源，如图5所示。其功率单元模块电路由21个功率单元模块组成，每相有7个功率单元模块串联。输入电压为10KV。其余同实施例3。
实施例1～实施例5是一种高功率因数、无谐波、电压稳定度高、效率高、结构合理的高压大功率稳频稳压电源，可广泛用于各种用电器的供电中。
权利要求1.一种高压大功率稳频稳压电源，它由外壳以及安装在外壳中的电气线路所构成，其特征在于所说的电气线路由三相交流输入电路以及与三相交流输入电路连接的功率单元模块电路所构成，功率单元模块由整流器、与整流器连接的直流滤波电容器以及与直流滤波电容器连接的IGBT单相全桥逆变器组成。
2.按照权利要求1所述的高压大功率稳频稳压电源，其特征在于所说的三相交流输入电路是三相隔离变压器，功率单元模块电路由6个功率单元模块组成，每相有2个功率单元模块串联，功率单元模块电路还先后与电抗器和三相输出变压器连接。
3.按照权利要求1所述的高压大功率稳频稳压电源，其特征在于所说的三相交流输入电路是移相变压器，功率单元模块电路由12个功率单元模块组成，每相有4个功率单元模块串联，功率单元模块电路还分别与三相输出变压器和控制器连接，控制器由互连的单片机电路、工业控制计算机和逻辑程序控制器组成。
4.按照权利要求1所述的高压大功率稳频稳压电源，其特征在于所说的三相交流输入电路是移相变压器，功率单元模块电路由15个功率单元模块组成，每相有5个功率单元模块串联，功率单元模块电路还分别与三相输出变压器和控制器连接，控制器由互连的单片机电路、工业控制计算机和逻辑程序控制器组成。
5.按照权利要求1所述的高压大功率稳频稳压电源，其特征在于所说的三相交流输入电路是移相变压器，功率单元模块电路由21个功率单元模块组成，每相有7个功率单元模块串联，功率单元模块电路还分别与三相输出变压器和控制器连接，控制器由互连的单片机电路、工业控制计算机和逻辑程序控制器组成。
专利摘要一种高压大功率稳频稳压电源，涉及电源技术。其电路由三相交流输入电路和功率单元模块电路构成。功率单元模块由整流器、直流滤波电容及IGBT单相全桥逆变器组成。输入电路是三相变压器。功率单元模块电路可以由6个功率单元模块组成，每相有2个功率单元模块串联，先后与电抗器和三相输出变压器连接。也可以由12个、15个或21个功率单元模块组成，对应的每相有4个、5个或7个功率单元模块串联，分别与三相输出变压器和控制器连接。控制器由互连的单片机电路、工业控制计算机和逻辑程序控制器组成。它是一种高功率因数、无谐波、电压稳定度高、效率高、结构合理的高压大功率稳频稳压电源。可广泛用于各种用电器的供电中。
文档编号H02M5/458GK2558156SQ0221295
公开日2003年6月25日 申请日期2002年2月22日 优先权日2002年2月22日
发明者刘同利, 隋学礼 申请人:青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司