变压器电能二‑三相变换方法与流程

本发明涉及一种属于变压器电能二相-三相变换技术方案领域，具体涉及一种变压器电能二-三相变换方法。

背景技术：

现有电源中存在着很多的单相电或者两相电，比如铁路牵引电源等，同时周围也存在大量的三相负载，如铁路的通信、信号、给排水、通风、空调、检修等负荷。将单相或是二相电能转变为三相电，现阶段最好的方式是电力电子整流逆变技术，但是铁路牵引电源存在电压波动大的特点，导致其使用可靠性不高。一次侧为星形或者三角形接线的变压器，在其中一相接地时，另外两相接入赋值相等、相角60°的两相电时，或者平衡变压器在二次侧接入相角差为90°的两相电，就可以将该二相电转变为三相电，同时提高了转换装置的运行可靠性，但是该技术只能将特殊的相角差的二相电转变为三相电，因此广泛应用时受到很大的限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种变压器电能二-三相变换方法，解决了现有技术中存在的常用变压器二-三相只能用于特定的幅值和相角的二相电的问题，使用此方案可以将单相或者任意相角的两相电转换为对称的三相电能。

本发明所采用的技术方案为：

变压器电能二-三相变换方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

将一路或者两路电源，经过整流和逆变，通过控制输出幅值相等相角差为60°或者90°的两相电，经变压器作用，将该种特定相角差的两相电转换为对称的三相电。

对于一路电源，外部电源通过取电变压器形成两路幅值相等的单相电源，其中一路连接单相整流逆变模块，另外一路直接连接至二-三相变压器的输入端，三相变压器输出端接三相负载。

对于两路电源，外部电源通过取电变压器形成两路幅值相等的单相电源，同时经过单相整流逆变模块，输出相应相角的两路单相电，接入二-三相变压器的输入端，三相变压器输出端接三相负载。

本发明具有以下优点：

（1）采用单相变流器拓扑结构，控制复杂度低于三相变流，采样信号也减少，因此更易于实现控制；

（2）由于电能形式变换过程中加入了动力变压器，因此电气隔离水平得到了提高，并且动力变压器还能实现电压等级变换的作用；

（3）可以实现单-三相的转变和幅值相等任意二-三相电能转变。

附图说明

图1是单移相二-三相变换技术方案接线原理图；

图2是双移相二-三相变换技术方案接线原理图。

图3是变压器一次侧三角形绕组二-三相电能变换接线原理。

图4是变压器一次侧星形绕组二-三相电能变换接线原理。

图5是逆斯科特变压器二-三相变换形式接线

图中，1.取电单相变压器，2.单相整流逆变模块，3.滤波器，4.二三相变换接线普通变压器或逆斯科特变压器，5.三相负载，6.测量控制回路，7.接地，8.变压器绕组。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及的变压器电能二-三相变换方法，主要应用于铁路牵引电源，利用电力电子单相整流逆变技术，将一路（方案一）或者两路（方案二）电源，经过整流和逆变，通过控制输出幅值相等相角差为60°或者90°的两相电，经变压器作用，将该种特定相角差的两相电转换为对称的三相电。

方案一：如图1所示，对于一路电源，外部电源通过取电变压器形成两路幅值相等的单相电源，其中一路连接单相整流逆变模块，另外一路直接连接至二-三相变压器的输入端，三相变压器输出端接三相负载。以两相中一相为参考，另一相利用交直交整流逆变模块进行移相变流为特定相角60°或者90°的单相电，输入变压器中。

方案二：如图2所示，对于两路电源，外部电源通过取电变压器形成两路幅值相等的单相电源，同时经过单相整流逆变模块，输出相应相角的两路单相电，接入二-三相变压器的输入端，三相变压器输出端接三相负载。将两相都进行整流逆变，输出的两相电能质量更好，相角差更加精确，

图3，图4，图5分别是各变压器进行二-三相变换的接线形式和原理，对于三角形或者星形接线，其中一相接地。对于逆斯科特变压器，如图5中，由两个单相变压器构成，其一在二次侧绕组1/3处需接地。

本发明技术方案主要的两个技术是两相电压相位差的确定和变压器二-三相变换原理。

两相电压相位差是通过单相整流逆变模块来实现的，该模块通过控制的作用可以输出任意幅值、相位和频率的交流电。方案一中逆变模块控制参考信号的相位通过在采集另一路电压信号的相位基础之上进行移相从而获得，从而实现对输出相位的控制；方案二中两路单相整流和逆变通过设定两路的参考信号的相位差来实现两路电压的相位差值。

变压器二-三相变化接线有三种形式，分别针对一次侧为三角形、星形以及逆斯科特结构变压器。

本发明技术方案的原理是利用交直交电力电子变换进行电压移相，从而进行变压器二-三相变换。变压器进行二-三相变换的机理是在变压器的各绕组上等效施加的电压为对称的三相电。

对于三角形绕组接线形式，B相接地，令，，则各绕组电压为：

各绕组上等效施加为三相对称电压。同理对于一次侧为星形接线的变压器，B相接地令，，则各绕组电压为：

可得，星形各绕组上等效施加为三相对称电压（注：使用星形接线时，一次侧中性点不能接地）。

逆斯科特是斯科特变压器的逆变换，它使用的条件是输入两相正交电压，且电压幅值相等，输出侧的参考点在绕组的1/3处。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。