一种改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置

1.本技术涉及三相变频电源技术领域，特别是涉及一种改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置。


背景技术：

2.在三相变频电源的一些应用场合中，有时会出现三相负载平衡性较差的情况，具体地，三相全桥变频电源的输出电路中通过三角形转星形的三相三柱变压器带不平衡负载时，会产生输出相位角偏移超过2
°
的情况，也就是输出相位角偏移过大的问题，从而影响三相变频电源的正常使用。因此，如何解决三相全桥变频电源输出相位不平衡，是个重要的技术问题。
3.目前，解决三相全桥变频电源输出相位不平衡的方法通常是：逆变拓扑采用三路独立h桥。具体地，三相逆变器采用三路独立的h桥后接三个独立的单相隔离变压器，使得三相逆变器完全独立输出，输出角度相差120
°
，从而适应三相不平衡负载。
4.然而，目前解决三相全桥变频电源输出相位不平衡的方法中，由于三路独立的h桥后接三个独立的单相隔离变压器，这种三相h桥拓扑需要用到较多的逆变电路开关管、吸收电路以及电解电容等元器件，使得整个逆变器产品结构复杂，且体积较大。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置，以解决现有技术中的拓扑结构使得逆变器产品结构复杂体积较大的问题。
6.为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：
7.一种改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置，所述装置采用三相全桥拓扑，所述装置包括：断路器、整流桥、若干电解电容组成的电解电容模块、若干igbt组成的开关管模块、驱动电路、控制电路、三相四柱变压器、滤波电容以及电压互感器，若干电解电容之间串并联连接，所述断路器、整流桥、电解电容模块、开关管模块、三相四柱变压器依次串联连接，所述三相四柱变压器的输出端连接至电压互感器，所述电压互感器的输出端连接至控制电路，所述控制电路经由驱动电路连接至开关管模块。
8.可选地，所述三相四柱变压器为三角形转星形三相四柱变压器。
9.可选地，所述电压互感器为隔离降压型互感器。
10.可选地，所述电压互感器为30
°
移相互感器。
11.可选地，所述装置中还包括有：浪涌保护器，所述浪涌保护器设置于断路器与整流桥之间。
12.可选地，所述控制电路为反馈控制电路。
13.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
14.本技术提供一种改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置，该装置采用三相全桥拓扑结构，该装置主要包括：断路器、整流桥、若干电解电容组成的电解电容模块、若干
igbt组成的开关管模块、驱动电路、控制电路、三相四柱变压器、滤波电容以及电压互感器。控制电路生成pwm信号用于控制开关管模块的连通和断开，驱动电路能够起到隔离并放大pwm信号的作用。相比于现有技术，本实施例采用三相全桥拓扑结构，这种拓扑结构加上本实施例通过三相四柱变压、电压互感器以及控制电路的结合，能够在有效改善三相负载不平衡问题的基础上，大大减少开关管与电解电容的数量，从而使得整个装置结构更加简洁，缩小装置的整体体积，有利于节省资源，还有利于减少成本。
15.本实施例中的控制电路采用反馈控制电路，能够及时对电压互感器的输出信号进行采样，经过变幅等一系列处理生成调制波形，调制波形参与后级pwm产生电路最终经由控制开关管，从而实现实时反馈，有利于缩短输出电压动态调整时间，由于反馈信息及时被反馈控制电路采集，还有利于更好地改善三相负载不平衡带来的相位偏移问题。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例所提供的一种改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置的结构示意图；
20.图2为本技术实施例所提供的一种改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置的电路原理图；
21.图3为本技术实施例中控制电路的电路原理图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
23.为了更好地理解本技术，下面结合附图来详细解释本技术的实施方式。
24.参见图1，图1为本技术实施例所提供的一种改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置的结构示意图。由图1可知，本实施例中改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置，主要包括：断路器、整流桥、若干电解电容组成的电解电容模块、若干igbt组成的开关管模块、驱动电路、控制电路、三相四柱变压器、滤波电容以及电压互感器。其中，若干电解电容之间串并联连接，构成电解电容模块，若干igbt构成开关管模块，断路器、整流桥、电解电容模块、开关管模块、三相四柱变压器依次连接。三相四柱变压器的输出端连接至电压互感器，变压器的寄生电感和滤波电容组成的lc滤波电路能够有效滤除高频谐波成分，降低
交流输出波形的波形失真度，从而提高输出波形的稳定性。电压互感器的设置，能够起到隔离降压移相采样的作用，通过隔离降压移相之后将采样信号发送至控制电路，能够有效解决三相四柱电压器的输出电压与逆变桥侧电压的移相所产生的控制问题。电压互感器的输出端连接至控制电路，控制电路经由驱动电路连接至开关管模块，最终通过开关管的开关作用和三相四柱变压器的隔离作用，以及滤波电容的滤波过程输出稳定波形。
25.进一步地，本实施例中三相四柱变压器采用三角形转星形三相四柱变压器，即：三相四柱结构的三角形转星形变压器，这种结构零序磁路磁阻较小，磁导较大，零序电抗一般视为无穷大。
26.电压互感器为隔离降压型互感器，即：星形转三角形电压互感器，具体可以采用30
°
移相互感器，有利于更好地实现隔离降压效果。
27.本实施例改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置中，还包括有浪涌保护器，设置于断路器与整流桥之间。浪涌保护器的设置，有利于提高整个装置的安全性。
28.本实施例中控制电路采用反馈控制电路，能够及时对电压互感器的输出信号进行采样，经过变幅等一系列处理生成调制波形，调制波形参与后级pwm产生电路最终经由控制开关管，从而实现实时反馈，有利于缩短输出电压动态调整时间，由于反馈信息及时被反馈控制电路采集，还有利于更好地改善三相负载不平衡问题。
29.本实施例中改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置的电路原理图，可以参见图2所示。图2中，qa1为断路器，flq为浪涌保护器，t3为三相四柱变压器，t4-t6为电压互感器，c17-c22为滤波电容。由图2可知，控制电路采用控制电路板的形式，驱动电路采用驱动电路板的形式。本实施例中igbt组成的开关管模块的输出定义为u/v/w，且u/v/w输出连接至三相四柱变压器，且三相四柱变压器输出的三相采样信号通过星形转三角形的电压互感器实现隔离降压效果，从而有效解决输出电压与逆变桥侧电压移相30
°
的问题。
30.本实施例中控制电路的电路原理示意图，可以参见图3所示。图3中j1为控制电路中的j1端，三相四柱变压器输出的三相电压采样信号经由30
°
移相互感器连接至控制电路的j1端。u1运算放大器，u2为运算放大器，r9、r10、r5、r11为采样比例电阻。由图3可知，该三相电压采样信号经过运算放大器u2、采样比例电阻r5、r9、r10以及r11改变幅值后，u2的输出和前级产生的基准波形通过u1及其外围电路调理产生调制波形，该调制波形参与后级pwm产生电路，从而控制开关管模块，使输出电压动态调整时间缩短。而且这种反馈控制电路有利于改善三相负载不平衡问题。
31.综上所述，本实施例中改善三相全桥变频电源输出相位不平衡的装置，通过三相四柱变压、电压互感器以及控制电路的结合，能够有效改善三相负载不平衡问题，且通过采用三相全桥拓扑结构，能够减少一半的igbt开关管数量以及与开关管匹配的吸收电路的数量，还能够减少1/3的电解电容数量，从而有效减少整个装置的体积，并有利于降低装置成本。
32.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。