专利名称：双开关变流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从三相网络产生任意大的电流隔离的输出电压的变流器。
背景技术：
将设有功率电子装置的电路称作为变流器，所述变流器能够根据需要用作整流器、逆变器或用于不同频率的交流电压相互间的转换。在从三相网络、例如从国家三相电网中进行转换时，通常使用具有六个电子开关的变流器。所应用的电子开关在变流器电路中是成本最高的器件。刚好在必须经由变流器来控制多个电负载的设备中，变流器的电子开关组成主要的成本要素。这种设备在公开范围中的实例是借助于UV辐射进行的污水消毒。在此当使用低压辐射器时，在大型设备中有时需要多于100个变流器。因此，需要便宜的变流器。从专利文献AT408496B中已知一种隔离转换器类型的作为整流器工作的变流器，所述变流器用仅两个功率晶体管构成。与结构相关地，对于高能量需求的应用而言，在所述变流器中不利的是，效率是低的。
发明内容
因此，本发明提出下述目的，提供一种正向转换器类型的变流器，所述变流器能够较便宜地制成，所述变流器需要少量的电子开关并且优选也能够仍以合适的方式对多于一个的UV辐射器馈电。所述目的由具有权利要求1的特征的变流器来实现。因为变流器是正向转换器类型的并且具有分别带有两个反向缠绕的初级绕组的三个变压器，并且因为还设有经由二极管组分别对三个变压器的初级绕组进行控制的两个电子开关，所以能够与馈电电压相关地在三个变压器的每个中在次级侧产生将近任意频率和任意极性的次级电压，其中所产生的电压的大小一方面与变压器的变压比相关并且另一方面与馈电电压的瞬时施加的大小相关。后一种限制对多种应用、尤其是对气体放电的运行而言没有意义。与传统的变流器或整流器相比，双开关变流器需要最少的器件并且尽管如此还在网络扰动、效率和结构大小方面是非常有利的。刚好在驱动在各500W的范围中的多个低压辐射器或者驱动在各IOkW的范围中的一些中压辐射器方面，所述原理提供大的成本优势。当次级侧构造成整流器电路时，能够借助于紧凑的便宜的结构实现相对大的功率。最终，当因为变流器的次级侧构建为用于驱动基于无声放电原理的、基本上表现为电容性负载的臭氧发生器时，能够极其有效地驱动所述臭氧发生器。电损耗和变流器成本与已知用于驱动臭氧发生器的变流器相比显著更小。
在下文中根据附图来描述本发明的实施例。示出:图1示出变流器在初级侧的原理电路；图2示出根据图1的电路中的控制信号和变压器初级电压的可能的变化；图3示出具有次级侧的变流器的电路，所述次级侧构建为用于借助变流器驱动三个气体放电灯；图4示出在第一开关状态中的根据图3的电路；图5示出在第二开关状态中的根据图3的电路；图6示出根据图3的电路的能够代替图5中的灯使用的修改方案，所述修改方案分别具有用于气体放电灯的点燃装置；图7示出根据图6的电路的能够代替图5中的灯使用的修改方案，所述修改方案分别具有用于每个气体放电灯的附加的加热装置；图8示出变压器的次级区域的实施方案的实例，借助于所述变压器能够在次级侧产生电流隔离的辅助能量；图9示出用于将切负荷网络的电压用作为例如用于点燃气体放电灯的辅助电压的电路；图10示出在一个网络周期期间的根据图3的变流器的灯电压Udl ;以及图11示出根据图3的变流器的网络电流。
具体实施例方式原理电路和功能在图1中示出新型变流器的原理电路。变流器的初级侧与三相输入电压U1、U2和U3连接。经由变压器T1、T2、T3电流退耦的次级区域仅作为方框示出。在更后面描述次级区域的可能的实施方案。接下来，现在以输入电压Ul的线路为例描述所述电路。输入电压Ul施加在变压器Tl的初级侧。变压器Tl具有第一初级绕组I和第二初级绕组2。初级绕组I和2是反向缠绕的。初级绕组I的绕组始端与初级绕组2的绕组末端连接。初级绕组I的另一端子连接到二极管对Dl.1和Dl.4上。二极管Dl.1和Dl.4又连接到开关SI的两个受控制的端子上。变压器Tl的初级绕组2借助第二端子连接到第二二极管对D2.1和D2.4上。二极管D2.1和D2.4又连接到开关S2的两个被开关的端子上。相应地，变压器T2在输入侧加载有输入电压U2。变压器T2也具有第一初级绕组3和反向于第一初级绕组3缠绕的第二初级绕组4。第一初级绕组3借助第二端子连接到二极管对Dl.2和Dl.5上。所述二极管组又与开关SI的被开关的端子连接。变压器T2的第二绕组4与二极管对D2.2和D2.5连接。二极管又与开关S2的被开关的端子连接。如同上述两个变压器，第三变压器T3设有第一绕组5和反向缠绕的第二绕组6。绕组5与二极管对Dl.3和Dl.6连接。变压器3借助于其第二绕组6与二极管对D2.3和D2.6连接。因此，在初级区域中，两个反向的初级绕组分别在输入侧与相应的输入电压连接。在输出侧，每个初级绕组与不受控的B6电桥的电桥臂相关联。两个不受控的B6电桥又分别通过在此构成为IGBT (绝缘栅双极型晶体管)的开关S在直流侧闭合。在次级区域中，能够将三相的输入电压Ul至U3转换成任意多个电流隔离的输出电压udl至udn。借助于开关SI和S2以及二极管Dl.1至D2.6在变压器Tl至T3中产生能量传递所必需的交变场。在图2中示出用于开关SI和S2的控制信号USlGE和US2GE的示例性的变化和变压器Tl的两个变压器初级电压的所产生的变化。时移的控制信号对经由变压器Tl的隔离的初级侧施加的电压UTlPl和UT1P2进行控制。由此产生交变磁场，借助于所述交变磁场将能量传递到次级区域中。能量流例如能够借助于脉冲宽度调制来控制。次级区域的实施方式的实例能够以不同的方式在次级侧上对能量进行继续处理以继续使用，例如用于对三个灯馈电，这如在图3中原理性地示出。三个以星状连接的灯L1、L2、L3由三个同样以星状连接的次级绕组7、8和9馈电。图6至9示出图3的原理电路的示例性的修改方案。对示例性的实施形式的阐明图4和5示出在用于驱动三个灯的电路中的双开关变流器，例如在优选的应用中以用于驱动三个用于水处理或污水处理的UV气体放电灯。在此，图4示出开关状态a:S1是接通的，S2是断开的。图5示出开关状态c:S2是接通的，SI是断开的。在描述脉冲频率开关状态时应当简化地假设，网络周期持续时间比脉冲周期持续时间大得多，所述脉冲周期持续时间通过开关SI和S2的开关频率来确定。所述频率例如能够为1kHz。因此，在脉冲周期期间能够将网络电压Ul至U3假设为是恒定的。例如，现在在此应当选择在网络周期持续时间之内的时间点，在所述时间点，Ul和U2分别是正的，U3是负的。三种脉冲频率开关状态a、b和c是可能的:在开关状态a期间，开关SI应当被接通并且开关S2被断开。在开关状态b期间，应当断开两个开关。最后，在开关状态c中，开关SI能够被断开并且开关S2被接通。仅在图4中示出的开关状态a期间和在图5中示出的开关状态c期间将能量传递到次级侧上。为了清楚，两个图中的电流引导路径分别加粗地列出。无电流的路径借助于细线示出。开关状态a:Sl接通，S2断开所述开关状态在图4中示出。闭合的开关S2与连接在上游的不受控的B6电桥一起用于:经由三个变压器Tl至T3的相应的第一初级绕组，借助UT1P1、UT2P1和UT3P1构成对称的三相电压系统。所述电压系统现在呈现为借助于UTls、UT2s和UT3s在变压器的次级侧上转换并且形成对称的灯电压Udl、Ud2和Ud3。开关状态b:S1断开，S2断开系统是无电流的。因此灯电压具有零值。开关状态c:S1断开，S2接通所述开关状态在图5中示出。在此，开关SI和S2的作用互换。与开关状态a相比，现在，次级电压进而灯电压变换符号。
开关状态的顺序为a、b、c、b、a、b、c、......。次级电压uTls至uT3s借助于(I)如
下进行计算:
权利要求
1.正向转换器类型的变流器，所述变流器用于将三相的初级电压(ui，U2，U3)转换成多个次级电压Udl……udn)，所述变流器包括至少三个变压器次级绕组(7，8，9)， 其特征在于， 所述变流器在其初级侧上具有分别带有两个反向缠绕的初级绕组(1，2 ;3，4 ;5，6)的和分别带有至少一个次级绕组(7，8，9)的至少三个的变压器(Tl，T2，T3)，并且设有两个电子开关(SI，S2)，其中第一开关(SI)经由二极管组(D1.1……Dl.6)分别对三个所述变压器(Tl，T2，T3)的初级绕组(1，3，5)进行控制，并且其中第二开关(S2)经由第二二极管组(D2.1……D2.6)分别对三个所述变压器(Tl，T2，T3)的另一个初级绕组(2，4，6)进行控制。
2.根据权利要求1所述的变流器， 其特征在于， 次级侧构建为用于驱动星形连接的相同类型的三个UV气体放电灯。
3.根据权利要求1所述的变流器， 其特征在于， 所述次级侧构造成整流器电路。
4.根据权利要求1所述的变流器， 其特征在于， 所述次级侧构建为用于驱 动基于无声放电原理的臭氧发生器。
全文摘要
本发明涉及一种用于将三相的初级电压(U1，U2，U3)转换成多个次级电压(ud1……udn)的正向转换器类型的变流器，所述变流器具有包括至少三个变压器次级绕组(7，8，9)的磁性中间回路，其中变流器在其初级侧上具有分别带有两个反向缠绕的初级绕组(1，2；3，4；5，6；)的和分别带有至少一个次级绕组(7，8，9)的至少三个变压器(T1，T2，T3)，并且设有两个电子开关(S1，S2)，其中第一开关(S1)经由二极管组(D1.1……D1.6)来分别控制三个变压器(T1，T2，T3)的初级绕组(1，3，5)，并且其中第二开关(S2)经由第二二极管组(D2.1……D2.6)来分别控制三个变压器(T1，T2，T3)的另一个初级绕组(2，4，6)。
文档编号H02M5/293GK103141020SQ201180047434
公开日2013年6月5日 申请日期2011年7月26日 优先权日2010年7月29日
发明者扬·鲍里斯·勒森贝克 申请人:Itt水与污水处理系统黑尔福德股份有限公司