专利名称：一种单相转三相的电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力设备技术领域，具体地说，是涉及一种可以将单相交流电转 变为三相交流电的电源装置。
背景技术：
在电力需求持续增长的中国，电网的建设已经成为重要的课题，它直接影响着中 国经济发展的速度。但是，电网的建设由于其输电区域太大，输电困难，因此，进展缓慢。特 别是在位处偏远地区的农村，不仅电网覆盖率较低，而且质量较差，尤其是那些拉入田间地 头的供电线网，往往只能提供单相的220V交流电源供农户使用。而对于目前的农业机械，比如电动农机或者电动农具来说，很多都需要三相交流 供电，比如三相380V交流供电。此时，电网提供的单相220V交流电源显然就不符合机具的 供电要求，从而造成某些农机或者农具在田地间不能使用的问题，严重阻碍了农业自动化 水平的发展进程。传统的单相转三相的电源装置结构十分简单，均是由体积很大的变压器、 三相电动机、电容器和一些控制继电器组成。电源工作时，三相电动机、电容器断开，三相电 动机变成发电机，产生缺失的相位，三相电即可引出，为三相用电设备供电。这种传统的单 相转三相的电源装置没有自适应控制功能，因此存在很大的使用缺陷，当负载大范围变化 时，会引起三相输出电压不平衡。当空载或者轻载时候，输出电压会升高到超过输出电压额 定值的25% ；当负载过大时也会大幅度降低输出电压，使设备难以起动或停止运行。又如， 申请号为01270275. 7的实用新型专利公开了一种单相变三相电源转换器，该转换器虽然 可实现将单相电转换为三相电的即时切换，但由于其自身结构的不足，使得整个电源转换 器仍存在体积大、功率较低的缺陷。基于此，亟待提出一种能够满足不同农机和农具供电要求的电源设备，以更好地 满足农民的用电需求。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种将单相交流电压转变为三相交流电压的电源装 置，以满足在某些只能提供单相交流供电的场合中三相交流用电负载的供电要求。为克服上述缺陷，本实用新型采用以下技术方案予以实现—种单相转三相的电源装置，其特征在于该装置包括单相交流电源接入端、整 流器、三相逆变器和三相交流电源输出端，所述单相交流电源接入端连接整流器，所述整 流器将交流电压整流成直流电压输出至三相逆变器，再通过三相逆变器将直流电压逆变生 成三相交流电压传输至所述的三相交流电源输出端，以用于为需要三相交流供电的负载供 H1^ ο采用上述技术方案设计的电源装置，其输出的三相交流电源呈PWM波形，可以满 足电机等需要PWM波形供电电压的负载直接使用，而对于混合型负载来说，一般都需要正 弦波形的三相交流电源。这时，所述三相逆变器的输出端与三相交流电源输出端之间连接有一正弦波处理器，所述正弦波处理器将三相逆变器输出的电压波形整形为正弦波后，输 出至所述三相交流电源输出端，从而满足负载的供电要求。所述正弦波处理器包括滤波器和功率变压器，所述滤波器包括电感和电容，所述 相互并联的各电感的输入端与功率变压器的输出端相连接，所述每个电感的输出端分别并 联有一电容，所述各电容的输出端接地。所述三相逆变器的主电路是由IGBT管组成的全桥三相逆变电路，为了在IGBT从 导通到关断的过程中减少电流和电压对IGBT本身的冲击，在每个IGBT管的两端均并联有 一 RC电路。所述整流器、三相逆变器和正弦波处理器均设置于机壳内部，所述单相交流电源 接入端和三相交流电源输出端设置于机壳上，这样可使上述结构的电源装置形成独立的供 电设备。为了排除外界与本实用新型所述电源装置之间的干扰，所述机壳可选用屏蔽机
tJXi O与现有技术相比，本实用新型有益效果在于1)本实用新型所述电源装置的结构简单，与现有的三相电源相比较具有体积小、 质量轻、功率大、输出电压稳定、安全可靠等特点；与使用三相用电的成本相比，为用户节约 更多能源，降低生产成本，增加利润；2)本实用新型所述电源装置将市内220V电压转变成380V电压，实现三相交流电 源输出，可以广泛应用于没有三相电、或申请三相电不方便的地区。尤其可满足需要三相供 电的制造商、销售商或医疗机构、乡镇企业、科研检测、学校、家庭等三相用电设备的需求， 完美的解决用户所在地区无三相电或缺三相用电，帮助用户使用机械化设备提高效率；
图1是本实用新型所述单相转三相电源装置的电路结构框图；图2是正弦波处理器的电路原理结构图；图3是三相逆变器的电路原理结构图；具体实施方式
以下结合附图对本实用新型所述的电源装置做进一步详细地描述。如图1所示，本例所述的单相转三相交流电源装置主要由整流器和三相逆变器组 成其中，所述单相交流电源接入端Vin连接整流器，整流器对接收到的交流电压进行整形 处理后，生成直流电压通过其输出端输出至三相逆变器，经三相逆变器逆变生成后级负载 所需要的三相交流电源，比如三相380V交流电源，传输至三相交流电源输出端Vout，进而 通过电源线输出至后级负载，为需要三相交流供电的负载提供工作电压。由于通过三相逆变器输出的交流电压的波形为PWM波形，因此，本实施例的电源 装置可以直接带动电机负载运转，也可以为某些需要使用PWM波形三相交流供电的负载直 接供电。但是，对于绝大多数用电负载(例如混合型负载)一般都需要使用正弦波形的三 相交流工作电源(例如三相380V交流电源)，因此为了满足这些用电负载的供电要求，本实 施例优选在所述三相逆变器的输出端与三相交流电源输出端Vout之间再连接一路正弦波 处理器，通过正弦波处理器将三相逆变器输出的PWM波整形成正弦波，进而通过三相交流电源输出端Vout输出至后级用电负载，为用电负载提供三相正弦交流电源，以满足绝大多 数用电负载的供电要求。如图2所示，本例所述正弦波处理器是由三个电感Ll L3、三个电容C7 C9组 成的滤波器以及一个三相功率变压器所构成的。所述三相功率变压器的输入端与如图2所 示三相逆变器的输出端相连接，三相功率变压器的输出端分别与电感Ll L3的输入端相 连，电感Ll的输出端与电容C8的输入端相连，电感L2的输出端与电容C9的输入端相连， 电感L3的输出端与电容C7的输入端相连，电容C7 C9的输出端接地。该种结构的正弦 波处理器具有体积小、精度高的特点。如图3所示，所述三相逆变器的数字化控制是三相数字化单相转三相供电装置的 核心，三相逆变器的主电路由6个IGBT管组成的全桥三相逆变电路，在每个IGBT管的两端 并联有一 RC电路，RC电路由一个电阻和一个电容串联而成。与IGBT管并联的RC电路的 作用是在IGBT从导通到关断的过程中减少电流和电压对IGBT本身的冲击。该三相逆变器 由于采用了 IGBT技术，具有三相电压平衡，谐波含量小的特点。所述正弦波处理器还可采用一个具有该功能的集成芯片或者逆变变压器设计实 现，也可以采用一路由电容和电抗器组成的串联支路进行设计，以起到对三相逆变器输出 波形进行整形的设计目的，本实施例并不仅限于以上举例。采用上述结构的电源装置在接入市电正常工作时，通过由6个IGBT管和6个RC电 路组成的三相逆变器产生SPWM波，然后通过由三相功率变压器、电感Ll L3和电容C7 C9组成的正弦波处理器，形成线电压为220V的三相正弦交流电给负载供电，该电源装置具 有体积小、精度高、稳定性高的特点，其输出功率可高达55KW，可广泛应用于。将上述整流器、三相逆变器和正弦波处理器设置在机壳内部，机壳上设置所述的 单相交流电源接入端Vin和三相交流电源输出端Vout，从而可以使所述的单相变三相交流 电源装置形成独立的电力设备，方便使用。本实用新型不但在结构上进行了上述改进，软件方面还采用了基于数字信号处理 (DSP)技术、高速网络通信及高可靠性的CAN网控技术等为代表的软件可编程技术，并且加 入了高频脉宽调制技术，内置有完善自动保护功能的大容量IGBT管，智能化故障诊断检测 技术，图形化输出的人机对话菜单操作的液晶显示，及各种抗干扰抑制等新技术，使得该电 源装置在本领域内占有主导地位。最后应当说明的是以上仅是本实用新型的两种优选实施方式，仅用以说明本实 用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明， 所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者 等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实 用新型的权利要求范围当中。
权利要求一种单相转三相的电源装置，其特征在于该装置包括单相交流电源接入端、整流器、三相逆变器和三相交流电源输出端，所述单相交流电源接入端连接整流器，所述整流器将交流电压整流成直流电压输出至三相逆变器，再通过三相逆变器将直流电压逆变生成三相交流电压传输至所述的三相交流电源输出端。
2.根据权利要求1中所述的单相转三相的电源装置，其特征在于所述三相逆变器的 输出端与三相交流电源输出端之间连接有一正弦波处理器，所述正弦波处理器将三相逆变 器输出的电压波形整形为正弦波后，输出至所述三相交流电源输出端。
3.根据权利要求2所述的单相转三相的电源装置，其特征在于所述正弦波处理器包 括滤波器和功率变压器。
4.根据权利要求3所述的单相转三相的电源装置，其特征在于所述滤波器包括电感 和电容，所述相互并联的各电感的输入端与功率变压器的输出端相连接，所述每个电感的 输出端分别并联有一电容，所述各电容的输出端接地。
5.根据权利要求2所述的单相转三相的电源装置，其特征在于所述三相逆变器的主 电路是由IGBT管组成的全桥三相逆变电路，每个IGBT管的两端均并联有一 RC电路。
6.根据权利要求2-5任一所述的单相转三相的电源装置，其特征在于所述整流器、三 相逆变器和正弦波处理器均设置于机壳内部，所述单相交流电源接入端和三相交流电源输 出端设置于机壳上。
7.根据权利要求6所述的单相转三相的电源装置，其特征在于所述机壳选用屏蔽机o
专利摘要本实用新型公开了一种单相变三相的电源装置，包括单相交流电源接入端、整流器、三相逆变器和三相交流电源输出端，所述单相交流电源接入端连接整流器，所述整流器将交流电压整流成直流电压输出至三相逆变器，再通过三相逆变器将直流电压逆变生成三相交流电压传输至所述的三相交流电源输出端。本实用新型的电源装置结构简单，输出电压稳定，安全可靠。将其应用在只能提供单相交流供电而不能提供三相交流供电的场合中，可以提供三相交流电源输出，从而满足了需要三相交流供电的负载的使用要求。尤其适合应用于农村的田间地头来为电动农机或者农具供电，以提高农民的农作效率。
文档编号H02M5/44GK201674404SQ20092027778
公开日2010年12月15日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者宋晓辉, 杨亮, 梁英, 王岩, 盛万兴, 隋学礼 申请人:中国电力科学研究院;青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司