专利名称：多层桥可控整流装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于可控硅整流设备多层桥可控整流装置是用多层桥可控整流电路、多层桥触发器和带有多个抽头的变压器与现有技术的可控整流电路配合而设计成的可控硅整流设备。
现有技术中半控桥、全控桥、半波可控整流电路是众所周知而且广泛使用的可控整流电路，能输出仅一层可控波形；本实用新型则能输出多层可控的整流波形。
本实用新型的目的是采用多层桥触发器触发多层桥可控整流电路，使整流设备在零到满幅度的可调范围内，尽可能以接近全波整流的方式工作，以求大幅度地提高功率因数、减少谐波分量、提高整流效率、节约电能和充分加大设备在中段幅度(应该说是常用段)的负载能力，它可广泛地应用于直流电机的供电、电瓶充电、直流电焊机、发电机励磁调节、电镀、电解、中频电源、不间断电源、电车和电气机车电源等一切需要可控整流的地方。
本实用新型的设计原理是在整流变压器次级线圈上设计多个抽头，以获得不同的可利用的电压值，每个抽头上均有至少一条整流支路与最终输出的直流端相连，利用这些整流支路与现有技术中的可控整流电路(包括半控桥、全控桥和桥式整流接法后串有可控硅、及半波可控整流等几种可控整流电路)的适当组合和控制，就可构成多种电压值的半波或全波整流输出。我们把上述接法的电路叫做多层桥可控整流电路。这就把现有技术中的可控整流只有一层可利用的半波或全波整流波形扩展为不同电压值的多层半波或全波整流波形。例如将一个设计输出满度为90伏的可控整流装置在次级三等分设计2个抽头，按本实用新型连接(图2)，就可以在适当的控制下，得到三种不同的全波整流输出，分别为30伏、60伏和90伏，如果需要输出这三种电压值之一，例如要输出30伏，只要多层桥触发器仅触发最低一层，就可以得到30伏的完整的全波输出，功率因数为1.0，显然比现有技术在90伏层控制导通角(满足输出30伏时)要高得多，谐波分量几乎为零。如果需要输出电压值不是这三种值，例如要输出50伏，只要使多层桥触发器控制比输出低的最邻近的一层保持全波整流，即保持30伏这层全波整流，不足部分在比这个电压高的最邻近一层(60伏层)控制一定的导通角，就可以输出50伏电压。这时功率因数虽然小于1.0谐波分量也有一点，但比现有技术在90伏层控制导通角(满足输出50伏)的方法，功率因数要高得多，谐波分量要少得多。
多层桥触发器要设计成随设定电压或电流变化而控制不同层的半波或全波触发及相邻高一层的可调导通角触发，并应与设定电压或电流按比例地单调上升或下降地逐层触发控制，以方便地设定或调节输出电压、电流的大小，或与反馈电路构成闭环调节，闭环电路可以设计成恒压型、恒流型、变化型或程控型等等。
多层桥可控整流装置不限于单相、在三相中仍可使用，只要三套这种电路并联输出。
与现有可控整流技术相比，虽然多增加了整流器件，触发控制也要复杂一些，造价略有增加，但前面的论述已明显地显示了它的优越性，即大大提高了整流装置的功率因数，极大减少了谐波污染、有较好的节能效果。此外，由于多层次的多种组合，使电流在次级线圈的流动途径、在整流器件上的分配均有多种变化，这就使整流装置在满幅以下的中段范围内，有很强的负荷能力，应该说，满幅的40％～70％中段范围是用户常用区域，而在这些区域内输出电流几乎都可以翻倍增长，输出功率增长四倍以上。
如下图1是本实用新型的基本电原理图，这里多条整流支路全都是单向可控硅，而另一头都接在半控桥的直流输出端的正极。本实用新型所指的多条整流支路可以是单向、双向可控硅，也可以是整流二极管，还可以是它们的串联，或它们与电阻、电感、开关、保险丝等的串联支路。图1中(S)是基准电压，(W)是可调的设定电压、(Z01)和Z02)是现有技术中的半控桥触发单元，Z1～Zn是多层桥触发器中每条整流支路的触发单元。所有这些构成了多层桥触发器。
图2是变压器有2个抽头的一种接法，这里多条整流支路指的是一个整流二极管(Zp)和二个单向可控硅(KP5、KP6)，另一头分别接在全控桥的输出正端和负端，三层触发器未画出。但此图不是最好的接法，只是作为一个可以实现的例子画出来的。
图3中画出了几种可以配用的可控硅整流电路，除一种全控桥外，另二种是桥式整流后串有可控硅的可控整流电路，还有一种半控桥在图1中已画出。另外，半波可控整流的电路虽然可以利用，但因为不常用，不再画出。
图4是现有技术中的可控整流波形(A)与本实用新型输出波形(B到D)的对比，此图画出了三层桥可控整流的波形，(B)是零伏起调的最低一层可控导通角的波形，(C和D)分别是第二第三层的可控导通角的波形。图中有斜线的阴影部分为输出有效的部分。
图1和图2都是实现本实用新型的具体方案。图1方法的优点在于触发信号有一个公共的极，即输出的正端为公共极。图2是三层的本实用新型的一种接法，不同层数和不同接法的本实用新型的多层桥触发器是不同的，以图2为例，并假设输出满度90伏、每层均分、即30伏－60伏－90伏。那么它的多层桥触发器应满足输出0～30伏时，在图中上正下负的半周期(以下简称正半周，反之称为负半周)，KP5是相位可调的触发，其他可控硅不能触发，负半周KP3是相位可调的触发，其他不触发；当输出30～60伏时，正半周KP5始终触发导通，KP4是相位可调触发，其他不触发，负半周时KP2和KP5始终触发，KP6是相位可调触发，其他不触发；当要输出60～90伏时，正半周，KP4始终触发，KP1是相位可调的触发，其他不触发，负半周KP2和KP6始终触发，KP3是相位可调的触发，其他不触发。
多层桥的层数越多，每条支路的接法和触发组合的方式越多，用不同的逻辑关系设计触发器可能达到同样的效果。但组合时尽可能考虑设计触发器的方便和增大中、低幅度区域的负荷能力，使装置发挥更大效率。从图2还可以看出，多条整流支路的数量可以多于变压器的抽头数量。
不同层数不同接法的多层桥可控整流装置的触发器必须视具体线路来分析和设计。
权利要求1.一种可控整流装置，它由多层桥可控整流电路、多层桥触发器、带有多个抽头的变压器与现有技术中的可控整流电路组成；其特征在于多个抽头的每个实用抽头至少有一条整流支路与可控整流电路的直流输出端连接；多层桥触发器至少能发触两种触发信号，一个连接和触发逐层导通通路上的可控整流器件保持全导通，另一个信号连接和触发相邻高一层通路上的可调相位的可控整流器件。
2.根据权利要求书1所述的装置，其特征在于整流线圈内有多个任意圈数的抽头。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是整流支路可以是可控硅、整流二极管，它们的串联或它们串有电阻、电感、开关、保险等形成的支路。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是可控整流电路包括半控桥、全控桥、桥式整流后串有可控硅和半波可控整流等电路。
专利摘要多层桥可控整流装置属可控整流设备。其原理是在整流绕组上多抽头，将现有技术中可控整流设备的最高输出幅度分成多个不同电压值的可利用的层次，设计多条整流支路，选择适当的控制逻辑，使可控整流设备在零至满度范围内的任意点，以尽可能接近全波整流的方式工作，取得大幅度提高功率因数，减少谐波污染，提高整流效率，节约电能的效果。同时还能极大提高设备在常用的中段输出幅度的负载能力，它可广泛地应用于一切需要可控整流电源的地方。
文档编号H02M7/12GK2056293SQ89203898
公开日1990年4月18日 申请日期1989年4月1日 优先权日1989年4月1日
发明者罗赣如, 罗临如 申请人:罗赣如, 罗临如