一种大功率直流电源的制作方法

本发明涉及电力电子技术领域，具体地说，涉及一种大功率直流电源。

背景技术：

针对高电压等级igbt、igct器件在功率考核时，对直流输入电压等级高的要求，如果采用现有传统的固定变比变压器加单组二极管整流器来实现的话，存在以下缺点：

1、直流电压调节范围不宽泛，不能满足高电压等级器件的功率考核电压需求。igct器件功率考核时，直流电压通常要求在dc5000v以上，传统方案直流电源输出电压一般在dc4000v以内，无法满足高直流输入电压要求；

2、直流电源容量利用效率低。由于采用固定变比的变压器，直流电源有且仅有在输出为最高dc4000v时，其才能实现满功率输出，其他输出电压点上，受变压器最大输出电流能力限制，输出功率与直流输出电压成线性比例关系，在这种情况下，当直流输出低于dc4000v时，直流电源容量都在额定输出功率以下，造成容量的浪费，甚至在某些低压输出情况下，其容量无法满足试验需求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种宽输出电压调节范围的大功率直流电源实现方案。在本发明的大功率直流电源中包括：

交流输出可调电路，其包括调压器和多档可调节变压器，用以将三相输入电压通过所述调压器和所述多档可调节变压器进行交流调压以得到多档不同的交流电压；

多个整流电路，其与所述交流输出可调电路进行连接，用以将所述交流电压进行整流后输出直流电压；

整流输出转换电路，其与所述多个整流电路进行连接，以将所述多个整流电路转换成并联形式输出或者转换成串联形式输出所述直流电压。

根据本发明的大功率直流电源，优选的是，所述交流输出可调电路中的多档可调节变压器为变比三档可调、双二次绕组的三相变压器。

根据本发明的大功率直流电源，其优选的是，所述三档变比分别为：1.37、2.28、3.42。

根据本发明的大功率直流电源，优选的是，所述整流电路为两组不可控二极管整流电路。

根据本发明的大功率直流电源，优选的是，所述不可控二极管整流电路中包含：均压电路、浪涌电压吸收电路。

根据本发明的大功率直流电源，优选的是，所述整流输出转换电路包括转换开关，当转换开关在第一位置时，所述两组不可控二极管整流电路并联输出直流电压，当转换开关在第二位置时，所述两组不可控二极管整流电路串联输出直流电压。

根据本发明的大功率直流电源，优选的是，在所述转换开关中引出中性点，以进行三电平输出直流电压。

本发明的有益之处，该方案采用前端变压器变比三档可调，后端两组整流器串、并联可转换的灵活方式，使得电源输出电压范围能够在dc50～dc6000v之间连续可调，且在三组不同电压等级下，都能实现直流电源的满功率输出，从而具有很高的性价比及兼容性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的直流电源主电路的原理图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的交流输出可调电路原理图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的二极管整流电路原理图；以及

图4显示了根据本发明的一个实施例的整流输出转换电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

如图1所示，其中显示了一种宽输出电压调节范围的大功率直流电源。该电源包括交流输出可调电路101、多个整流电路102、整流输出转换电路103。

交流输出可调电路101包括调压器和多档可调节变压器，用以将三相输入电压通过所述调压器和所述多档可调节变压器进行交流调压以得到多档不同的交流电压

多个整流电路102与所述交流输出可调电路101进行连接，用以将所述交流电压进行整流后输出直流电压；

整流输出转换电路103与所述多个整流电路进行连接，以将所述多个整流电路转换成并联形式输出或者转换成串联形式输出所述直流电压。

进一步地，交流输出可调电路101原理图如图2所示。在图2中，三相ac380v电源输入后，通过调压器t1进行交流调压，然后输出至变压器t2。变压器t2为变比多档可调、双二次绕组的三相变压器。具体地，在本发明的实施例中，为变压器t2为三档可调节变压器。其中，第一档变比1.37，第二档变比2.28，第三档变比3.42。通过三个档位的设置，可以根据试验需要设置不同的档位，实现直流电源在三个不同输出电压等级范围内都能有满功率输出，从而满足不同产品的试验需求。

二极管整流电路102的原理图如图3所示。在图3中，变压器t2输出的交流电压通过两组不可控二极管整流后输出直流电压。二极管整流电路中包含有均压电路、浪涌电压吸收电路等，以保证二极管的长期可靠工作。

整流输出转换电路103原理图如图4所示。在图3中，通过转换开关qs1对两组整流器的输出进行串并联连接转换，满足不同被试品的电压、电流输出需求。

当被试品为较低电压等级igbt组件时，将转换开关qs1向上打到并联位置，这时两组整流器并联输出，电压范围便可在dc50～3000v连续可调。

当被试品为高电压、大电流的三电平igct单相功率组件时，将转换开关qs1向下打到串联位置，这时两组整流器串联输出，电源系统最高输出电压可达到例如6000v。

同时，引出中性点n，便可实现三电平输出，从而满足igct功率组件的高电压三电平电源需求。

根据本发明提供的直流电源既能满足dc6000v高直流电压输出需求，又能在整个电压输出范围内都有较高输出功率，因此在各个领域具有很大的实用价值。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种大功率直流电源，其包括：交流输出可调电路，其包括调压器和多档可调节变压器，用以将三相输入电压通过调压器和多档可调节变压器进行交流调压以得到多档不同的交流电压；多个整流电路，其与交流输出可调电路进行连接，用以将交流电压进行整流后输出直流电压；整流输出转换电路，其与多个整流电路进行连接，以将多个整流电路转换成并联形式输出或者转换成串联形式输出直流电压。本发明采用前端变压器变比三档可调，后端两组整流器串、并联可转换的灵活方式，使得电源输出电压范围能够在DC50～DC6000V之间连续可调，且在三组不同电压等级下，都能实现直流电源的满功率输出，从而具有很高的性价比及兼容性。

技术研发人员：李少波;陈燕平;黄南;蒋云富;龚历;黄达;傅琪
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：2017.09.08
技术公布日：2019.03.15