专利名称：一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工频变压器隔离的恒幅矢量(或恒幅相量)交流调压器，特别涉及电源与负载间有工频变压器隔离的单相或三相无触点、无级、宽幅的正弦波电力电子调压器、稳压器。属于交流调压、交流稳压技术领域。
背景技术：
现有交流调压、稳压方法主要有 (I)采用伺服电动机带动电刷移动实现变压器输出电压调压，输出电压实现有级(变压器有多个分接头)或无级(如自耦变压器)调节。但由于电动机和电刷的存在，即是有触点的调压方式，其缺点是调压速度缓慢、寿命短、易卡壳等。(2)采用可控硅作为电子开关来调节变压器输出电压，实现无触点的调压方式。但因调压是有级的，无法实现连续调压，因而有输出电压精度低的不足。(3)用AC/DC/AC变换的方式实现交流正弦波调压，直流环的大电解电容使直流环电压调节缓慢，而仅靠调制系数来控制输出电压时，在输出电压较高或较低时有波形差、精度低的不足，难以实现宽幅调压。(4)用AC/AC变换的方式实现交流正弦波调压时，有输出电压波形差、精度低的不足；同时，也难于用到单相电源的系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器，其特点是有工频变压器隔离的无触点、无级、宽幅的正弦波电力电子调压器、稳压器；适用于不同容量等级的单、三相系统；性价比较高。本发明的目的由以下技术措施实现。工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器由电源的输入电压矢量，工频隔离变压器T，电力电子变换器a的正弦波输出电压矢量仏工，当%同相位，电力电子变换器b的正弦波输出电压矢量Ge2，输出到负载的输出电压矢量，巧。2相对于巧。1的相位差a ;并通过电力电子变换器电路、调压器电路依次连接成整体。电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T和输入CflLfl滤波器，由主开关管T1 T8构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cd。，另一端与输出Lf2Cf2滤波器连接。工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器电路由交流电源输入到工频隔离变压器T的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压Gei，由电力电子变换器b产生输出电压Ge2;保持的幅值不变，改变dC2相对于JciW相位角a，就能得到幅值不同的正弦波输出电压％ M0O= Uci+Uc2 o工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器的用途
在电源电压仏和负载电压％间通过工频变压器T实现隔离，因而负载电压的频率和幅值都可以与电源电压不相同，因此，该电路适合用作宽幅正弦波变频器，其输出电压幅值、频率均可调；或用作宽幅正弦波逆变器，其输出电压频率固定，但与电源频率不同；或用作带隔离的交流调压器、交流稳压器、交流移相器、电力电子变压器，这时输出电压频率与电源电压相同。在交流调压器中，当Us = UN, Un为额定电压，不考虑电路压降且n = I时，要求输出电压在(0 I. 2)*UN内变化，那么a的调节范围为180° 106. 26°。由于a > 90°，电力电子变换器b从Ge2处吸收电能，通过工频隔离变压器T传递给电源和电力电子变换器a，从而把电能反馈回电网。本发明具有如下优点(I)实现大容量宽幅无触点、无级、有工频隔离变压器的正弦波电力电子调压器、稳压器。(2)适用于单、三相系统。(3)性价比较高。
图I是本发明的工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器原理图。I.输入电源电压矢量2.工频隔离变压器T，3.电力电子变换器a的输出正弦波电压矢量4.电力电子变换器b的输出正弦波电压矢量，5.输出到负载的输出电
压矢量G9。图2是本发明的工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器的电力电子变换器电路。6.电力电子变换器的输入滤波电容器Cfl, 7.输入滤波电抗器Lfl, 8.电力电子变换器的主开关管T1-T8,9.直流侧储能电容器Cd。，10.电力电子变换器的输出滤波电抗器Lf2,11.输出滤波电容器Cf2。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只能用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术娴熟人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。实施例I交流电源I输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压Gci 3，由电力电子变换器b产生输出电压Jc24;保持^周Jc2的幅值不变，改变Jc2相对于JciW相位角a，就能得到幅值不同的正弦波输出电压仏5，即仏=Jei+仏2。电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cfl6Lfl7滤波器，由主开关管T1 T88构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc;9，另一端与输出Lf2IOCf2Il滤波器连接。在交流调压器中，当Us = UN，Un为额定电压，要求输出电压在(0 1.2)*UN内变化，那么a的调节范围为180° 106.26°。输出电压频率与电源电压频率相同。、
实施例2交流电源I输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压Gci 3，由电力电子变换器b产生输出电压Jc24;保持^周Jc2的幅值不变，改变Jc2相对于JciW相位角a，就能得到幅值不同的正弦波输出电压％5，即％ =Gei+Ge2。电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cfl6Lfl7滤波器，由主开关管T1 T88构成两个背靠背的桥式变换器结构,公共直流环上接有直流储能电容器Cdc;9，另一端与输出Lf2IOCf2Il滤波器连接。在交流稳压器中，当Us = O. 5UN，输入电压低到额定电压的一半时，负载电压仍可达到额定电压，S卩a =0° 时，有UQ = UN。所以输入电压在(0. 5 1.0) *队时，输出电压可保持为额定值。当Us SUn时，求解方程总可得唯一的a值(a彡120° )使U。= Un。实现(0. 5UN ^ Us <°o )非常宽幅的交流稳压。输出电压频率与电源电压频率相同。实施例3交流电源I输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压Gci 3，由电力电子变换器b产生输出电压Jc24;保持^JPJc2的幅值不变，改变Jc2相对于JciW相位角a，就能得到幅值不同的正弦波输出电压仏5，即仏=Jei+仏2。电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cfl6Lfl7滤波器，由主开关管T1 T8S构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc;9，另一端与输出Lf2IOCf2Il滤波器连接。在交流移相器中，当Us = UN，Un为额定电压，a的调节过程为(0° —90° —180° )，那么输出电压的变化为(2UN — I. 4UN — 0),输出电压％相对于输入电压$的相位差的变化为(0° —45° —90° )。输出电压频率与电源电压频率相同。实施例4交流电源I输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压Gci 3，由电力电子变换器b产生输出电压Jc24;保持^周Jc2的幅值不变，改变Jc2相对于JciW相位角a，就能得到幅值不同的正弦波输出电压％5，即％ =Gei+Ge2。电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cfl6Lfl7滤波器，由主开关管T1 T88构成两个背靠背的桥式变换器结构,公共直流环上接有直流储能电容器Cdc;9，另一端与输出Lf2IOCf2Il滤波器连接。在正弦波逆变器中，改变巧^和^^的相位差a，实现输出电压的调压；逆变器的输出电压频率可以与电源频率不同，但其值是不变的。实施例5交流电源I输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压Gci 3，由电力电子变换器b产生输出电压Jc24;保持^周Jc2的幅值不变，改变Jc2相对于JciW相位角a，就能得到幅值不同的正弦波输出电压％5，即％ =Gei+Ge2。电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cfl6Lfl7滤波器，由主开关管T1 T88构成两个背靠背的桥式变换器结构,公共直流环上接有直流储能电容器Cdc;9，另一端与输出Lf2IOCf2Il滤波器连接。在正弦波变频器中，改变巧^和^^的频率和相位差a，实现输出电压的调频调压。实施例6交流电源I输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压Gci 3，由电力电子变换器b产生输出电压dC24;保持^3PdC2的幅值不变，改变dC2相对于JciW相位角a，就能得到幅值不同的正弦波输出电压％5，即％ =Gei+Ge2。电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cfl6Lfl7滤波器，由主开关管T1 T88构成两个背靠背的桥式变换器结构,公共直流环上接有直流储能电容器Cdc;9，另一端与输出Lf2IOCf2Il滤波器连接。在电力电子变压 器中，可实现作为交流调压器、交流稳压器、交流移相器的综合功能，提高电力变压器的可控性。实施例7交流电源I输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压Gci 3，由电力电子变换器b产生输出电压Jc24;保持^周Jc2的幅值不变，改变Jc2相对于JciW相位角a，就能得到幅值不同的正弦波输出电压仏5，即仏=Jei+仏2。电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cfl6Lfl7滤波器，由主开关管T1 T88构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc;9，另一端与输出Lf2IOCf2Il滤波器连接。实施例I 6中，单相电路通过三角形或星形接法，依次得到三相工频变压器隔离的交流调压器、三相工频变压器隔离的交流稳压器、三相工频变压器隔离的交流移相器、三相工频变压器隔离的正弦波逆变器、三相工频变压器隔离的正弦波变频器、三相工频变压器隔离的电力电子变压器。
权利要求
1.一种工频变压器隔 离的恒幅矢量交流调压器，其特征在于该交流调压器由电源的输入电压矢量(O，工频隔离变压器τ(2)，电力电子变换器a的正弦波输出电压矢量Uci (3)，当^^与仏同相位，电力电子变换器b的正弦波输出电压矢量(4)，输出到负载的输出电压矢量J0 (5)2相对于JciW相位差α ;并通过电力电子变换器电路、调压器电路依次连接成整体。
2.如权利要求I所述工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器，其特征在于电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器Τ(2)和输入Cfl(6)Lfl (7)滤波器，由主开关管 \ Τ8(8)构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cd。(9)，另一端与输出Lf2(IO)Cf2(Il)滤波器连接。
3.如权利要求I所述工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器，其特征在于工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器电路由交流电源输入到工频隔离变压器T的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压Gci，由电力电子变换器b产生输出电压Ge2;保持GeJPde2的幅值不变，改变Ge2相对于Gei的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压即％ =dei+^2。
4.如权利要求I所述工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器的用途，其特征在于在电源电压$和负载电压仏间通过工频变压器T实现隔离，负载电压的频率和幅值都与电源电压不相同，因此，该电路适合用作宽幅正弦波变频器，其输出电压幅值、频率均可调；或用作宽幅正弦波逆变器，其输出电压频率固定，但与电源频率不同；或用作带隔离的交流调压器、交流稳压器、交流移相器、电力电子变压器，这时输出电压频率与电源电压相同；在交流调压器中，当Us = UN，Un为额定电压，不考虑电路压降且η = I时，要求输出电压在(O ·1.2)*UN内变化，那么α的调节范围为180° 106. 26°。由于α >90°，电力电子变换器b从Ge2处吸收电能，通过工频隔离变压器T传递给电源和电力电子变换器a，从而把电能反馈回电网。
全文摘要
本发明公开了一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器，其特点是该交流调压器由电源的输入电压矢量工频隔离变压器T(2)，电力电子变换器a的正弦波输出电压矢量当与同相位，电力电子变换器b的正弦波输出电压矢量输出到负载的输出电压矢量相对于的相位差α；并通过电力电子变换器电路、调压器电路依次连接成整体。该发明适用于宽幅正弦波调压的单相或三相有工频变压器隔离的交流调压器、交流稳压器、交流移相器、正弦波逆变器、正弦波变频器、电力电子变压器。
文档编号H02M5/44GK102638174SQ20121010339
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者刘红萍, 张代润 申请人:四川大学