一种交流电源的制作方法

文档序号:14991010发布日期:2018-07-20 22:13阅读:163来源:国知局

本实用新型涉及交流加热领域,特别涉及一种交流电源。



背景技术:

目前土壤有机污染物处理应用的加热电源,如图2所示,多数为机械换档配合移相控制方式控制可控硅导通对变压器副边进行调压,最终控制加热电源的输出电压以调节作用于负载上的输出。根据土壤有机污染物处理的工艺需求,在整个工艺段,功率输出大,变化小,但电压及电流变化大,趋势相反。由于现有技术中调压采用机械换档配合可控硅移相控制的方式,产生电流谐波大,变压器功率因数低,增加了主变压器容量,同时还影响电网的电能质量。并且,由于机械换档器件,例如接触器的故障率问题,导致电源故障率高。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足,提供一种交流电源,旨在提高电源功率因数、减小电源系统谐波、提高转换效率,进而减小主变压器容量,减小对电网的电能质量的影响,同时降低故障率。

为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:

一种交流电源,包括:

控制器,该控制器与一变压器连接;所述控制器还包括:用于检测该变压器输出功率的检测电路,以及根据检测到的输出功率对所述变压器副边输出电压进行调节控制的控制电路;

所述变压器的副边绕组具有至少两个抽头,每个所述抽头均与一组正反向可控硅电路串联,每组所述正反向可控硅电路均与所述控制器连接;

所述控制器,还用于控制每组所述正反向可控硅电路的通断从而调整所述变压器的副边输出电压,以满足交流电源负载工作时不同阶段所需的不同电压。

优选地,用于土壤有机物处理,所述变压器副边绕组包括六个抽头,每个所述抽头均与一组正反向可控硅电路串联形成第一可控硅电路、第二可控硅电路、第三可控硅电路、第四可控硅电路、第五可控硅电路和第六可控硅电路;

所述第一可控硅电路,用于导通后调整所述变压器(4)副边输出电压达到U1;

所述第二可控硅电路,用于导通后调整所述变压器(4)副边输出电压达到U2;

所述第三可控硅电路,用于导通后调整所述变压器(4)副边输出电压达到U3;

所述第四可控硅电路,用于导通后调整所述变压器(4)副边输出电压达到U4;

所述第五可控硅电路,用于导通后调整所述变压器(4)副边输出电压达到U5;

所述第六可控硅电路,用于导通后调整所述变压器(4)副边输出电压达到U6。

优选地,所述变压器副边的电压(U1、U2、U3、U4、U5、U6)与土壤有机污染物处理不同阶段所需的额定电压相对应,U1对应在初期阶段需达到的额定电压,U2对应在前期阶段需达到的额定电压,U3对应在中期阶段需达到的额定电压,U4对应在中后期阶段需达到的额定电压,U5对应在后期阶段需达到的额定电压,U6对应在末期阶段需达到的额定电压。

优选地,所述变压器为升压变压器。

优选地,所述变压器通过主回路连接电网。

优选地,所述变压器为单相变压器或三相变压器。

优选地,所述三相变压器为采用星形-三角形、星形-星形、三角形-三角形、三角形-形型接线方式之一的三相变压器。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果:

本实用新型涉及的新型交流电源可节约成本,降低故障率、提高功率因数、减小电源系统谐波、提高转换效率、提升土壤有机污染物处理主变压器容量。

附图说明:

图1是土壤有机污染物处理工艺阶段示意图。

图2是本实用新型实施例中的交流电源示意图。

图3是现有交流电源移相控制连接示意图。

图4是本实用新型实施例中采用单相变压器的交流电源示意图。

图5是本实用新型实施例中采用三相变压器的交流电源示意图。

图6是本实用新型实施例中土壤有机污染物处理初期阶段电压输出对比示意图。

图7是本实用新型实施例中电流谐波对比曲线图。

图8是本实用新型实施例中电压输出波形示意图。

图9是本实用新型实施例中功率因数提高曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

如图2所示的一种交流电源,包括:

控制器1,该控制器1与一变压器4连接;所述控制器1还包括:用于检测该变压器4输出功率的检测电路2,以及根据检测到的输出功率对所述变压器4副边输出电压进行调节控制的控制电路3;

所述变压器4的副边绕组具有至少两个抽头,每个所述抽头均与一组正反向可控硅电路串联,每组所述正反向可控硅电路均与所述控制器1连接;

所述控制器1,还用于控制每组所述正反向可控硅电路的通断从而调整所述变压器4的副边输出电压,以满足交流电源负载工作时不同阶段所需的不同电压。

具体的,以现有土壤有机污染物处理工艺为例,所述变压器4通过主回路5连接电网。所述变压器4副边绕组具有六个抽头,每个所述抽头均与一组正反向可控硅电路串联,形成第一可控硅电路、第二可控硅电路、第三可控硅电路、第四可控硅电路、第五可控硅电路和第六可控硅电路;所述第一可控硅电路,用于导通后调整所述变压器4副边输出电压达到U1;所述第二可控硅电路,用于导通后调整所述变压器4副边输出电压达到U2;所述第三可控硅电路,用于导通后调整所述变压器4副边输出电压达到U3;所述第四可控硅电路,用于导通后调整所述变压器4副边输出电压达到U4;所述第五可控硅电路,用于导通后调整所述变压器4副边输出电压达到U5;所述第六可控硅电路,用于导通后调整所述变压器4副边输出电压达到U6。

其中,所述变压器4副边的电压(U1、U2、U3、U4、U5、U6)与土壤有机污染物处理工艺不同阶段所需的额定电压相对应;具体的,U1对应在初期阶段需达到的额定电压,U2对应在前期阶段需达到的额定电压,U3对应在中期阶段需达到的额定电压,U4对应在中后期阶段需达到的额定电压,U5对应在后期阶段需达到的额定电压,U6对应在末期阶段需达到的额定电压。

当然上述为土壤有机污染物处理工艺提供的U1、U2、U3、U4、U5、U6六个等级的电压只是为了更好的说明本实用新型,本领域技术人员可根据需要将电压等级设置为N个,N≥2,且N为整数。

本实用新型通过移相触发结合叠层控制技术进行调压控制,运用多个电压等级输出的变压器4,在变压器4副边增加至少两组或多组对应电压等级的抽头,并在抽头的输出端串联正反向可控硅,通过叠层控制各组可控硅的导通情况来调节变压器4副边各绕组与负载的连通情况,进而使变压器4连续输出。本实用新型对比传统移相控制,运用叠层技术可有效提高了系统的功率因数,减小系统电压、电流谐波,提高转换效率,使设备运行得更稳定,提升土壤有机污染物处理现场主变压器4容量。

本实用新型电源变压器4采用单个电压等级输入、多个电压等级输出的变压器4,所述变压器4副边各抽头端串联有一组正反向可控硅,所述可控硅由控制部分的电路板进行移相触发控制;所述变压器4输出侧的电压等级根据土壤有机污染物处理工艺进行确定,且至少为两个电压等级。

进一步的,本实用新型电源变压器4采用升压变压器4,还可适用于高电压以及中或大电流的应用工艺,其输出电压一般为60~2500V,输出电流一般为250~3000A。

进一步的,所述变压器4的相数由土壤有机污染物处理的负载形式决定,分为单相变压器和三相变压器;若为三相变压器,其可以为采用星形-三角形、星形-星形、三角形-三角形、三角形-形型接线方式之一的三相变压器。

进一步的,所述变压器4根据工艺功率要求不同,可采用风冷、自冷或水冷技术方案。

本实用新型交流电源采用叠层控制的方式进行调压控制,即当变压器4副边的低电压档位绕组达到额定输出时开通中电压档位的绕组,在中电压档位绕组达到额定输出时开通高电压档位的绕组,同时关断低电位档位绕组,在高电压档位绕组达到额定输出时关断中电压档位绕组,依次进行叠层控制,使变压器4各绕组在近似正弦波的状态下运行,进而有效降低因可控硅在低导通角阶段产生的电流谐波。通过采用与土壤有机污染物处理工艺匹配的多电压等级绕组,使变压器4各绕组在高效率的状态下运行,进而提升功率因素。

进一步的,对于三相变压器4,则需使三相的相同电压档位绕组同步运行,即同时开通或同时关断。

下面通过实例结合附图对本实用新型做详细说明。

如图1所示,土壤有机污染物处理工艺中主要分为初期阶段(T1)、前期阶段(T2)、中期阶段(T3)、中后期阶段(T4)、后期阶段(T5)、末期阶段(T6),各阶段对电源的功率不同,其中末阶段需使加热电源达到额定功率输出。将各阶段对应的变压器4副边最大电压值分别定义为U1(初期阶段)、U2(前期阶段)、U3(中期阶段)、U4(中后期阶段)、U5(后期阶段)、U6(末期阶段),其中U1<U2<U3<U4<U5<U6。

如图3所示,现有技术中采用单输入、单输出的变压器4,通过电路板采用机械换档结合移相触发的方式控制可控硅的导通对变压器4副边进行调压控制,进而调节副边输出电压,最终调节电源的功率输出。如图4和图5所示,结合图2,本实用新型采用单个电压等级输入、多个电压等级输出的变压器4,变压器4副边各抽头端串联有一组正反向可控硅,通过控制器1采用叠层结合移相触发控制的方式控制正反向可控硅的导通,对变压器4副边进行调压控制。

而另一种现有技术中,还采用原边绕组叠层输出电压,但因主变压器4为升压变压器4,当变压器4原边从第一档到第六档叠层移相调压,输出电压增加直至达到最大时,由于自藕效应,变压器4的原边第一、二、三档(即低压档)上的电压会被抬高,那么变压器4原边上的第一、二、三档的绕组耐压会增高,设计主压器时就需要增大变压器4原边绕组与副边绕组的间隙和原边绕组与地之间的间隙,而且对变压器4的材质要求也会提高,就会造成变压器4的体积增大,变压器4的成本增加;安装变压器4的柜体体积也需要跟着增大,柜体成本也会增加;同时第一、二、三档所用功率器件(例如,快速熔断器和晶闸管)因耐压的提高也会使得成本增加。本实用新型采用副边绕组叠层输出电压,避免了原边绕组叠层输出电压的自由效应带来的高成本问题,使得本实用新型拥有更广泛的应用前景。

如图6所示,以土壤有机污染物处理初期阶段为例,左边为现有技术的输出波形,右边为本实用新型叠层控制的输出波形,由于可控硅在低导通角时,其电流谐波大,为此采用叠层控制,使低电压档U1全输出结合中电压档U2输出,可有效降低电流谐波。如图7所示,图中进线电流谐波曲线为相同功率下,实测的电流谐波含量,通过曲线可得出,进线电流谐波比较现有技术的电源降低了10%-20%。

如图4所示,本实用新型采用叠层技术结合移相触发的方式,结合图8所示,在土壤有机污染物处理初期需低功率(电压)输出时,通过控制器1先控制U1电压档位可控硅导通,使变压器4处于U1档位运行进行初期治理,随着功率需求的增大,通过控制使U2电压档位可控硅导通,使变压器4处于U1+U2档位运行,当全输出U2时,断开U1电压档位,使变压器4完全在U2电压档位运行,继续进行前期治理,随着功率需求的继续增大,通过控制使U3电压档位可控硅导通,使变压器4处于U2+U3档位运行,当全输出U3使,断开U2电压档位,使变压器4完全在U3电压档位运行,继续进行中期治理,随着功率需求的继续增大,通过控制使U4电压档位可控硅导通,使变压器4处于U4+U3档位运行,当全输出U4使,断开U5电压档位,使变压器4完全在U4电压档位运行,继续进行中后期治理,随着功率需求的继续增大,通过控制使U5电压档位可控硅导通,使变压器4处于U5+U4档位运行,当全输出U5使,断开U4电压档位,使变压器4完全在U5电压档位运行,继续进行后期治理,随着功率需求的继续增大,通过控制使U6电压档位可控硅导通,使变压器4处于U6+U5档位运行,当全输出U6使,断开U5电压档位,使变压器4完全在U6电压档位运行,继续进行末期治理,最终使电源以额定功率输出完成治理。

通过上述叠层方式使变压器4运行在较高的功率因数上,如图9所示,图中曲线为相同状态下的实测进线功率因素曲线,通过叠层控制可大幅度提升变压器4的功率因素,进而降低变压器4发热情况,最终将土壤有机污染物处理主变压器4的温升,提升其容量,最终节约设备的投入成本。

本实用新型具有如下的有益技术效果:

1.根据电源负载功率需求及变压器工作情况,通过将电源的变压器输出端分为多个电压等级,使变压器处于高效率的状态下运行,可有效提升功率因数;

2.采用与各工艺阶段需求电压匹配的多个电压等级进行叠层控制,通过使可控硅处于接近全导通至全导通的工作状态,可有效降低系统的进线电流谐波;

3.通过采用变压器副边绕组叠层属输出电压,可降低变压器器件、材质、体积,进而降低成本;

4.通过对变压器功率因数的提升,可减少土壤有机污染物处理主变压器的发热量,进一步提升主变压器容量,减少设备投入,进而进一步节约成本;

5.通过采用叠层方式控制,避免了采用机械换档方式,换档机械故障率高问题,提高了电源的稳定性。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细说明,但本实用新型并不限制于上述实施方式,在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下,本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

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