专利名称：谐波注入ac/dc电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种直流电源，特别适用于中、大功率直流供电。
目前广泛应用的AC/DC电源主要有三相桥式整流电源和双反星型整流电源两种方式，前者适合于高压直流供电，而后者适合于低压大电流直流供电，这两种AC/DC电源从交流电网吸收非正弦电流，即要求电网不仅供给系统基波电流，还要求电网供给系统谐波电流，其电流总的谐波畸变百分比为31.1％，经过变压器裂相和桥式(或双反星型)整流电路相结合，可实现多重化，达到减小谐波畸变百分比的目的，但多重化技术要求复杂的变压器结构和复杂的触发控制系统，且成本高、结构复杂，这就大大限制了其在工业生产中的应用。
本实用新型的主要目的是提供一种采用谐波注入技术方案的AC/DC电源，它从交流电网吸收近似正弦电流，其谐波畸变百分比大小取决于注入谐波的特征，可实现总谐波畸变百分比小于5％或2％，直到低于1％。
本实用新型的另一个目的是提供一种谐波分量低，输出直流电压、电流可控，成本低，易于实现的中大功率的直流电源。
本实用新型的目的是这样实现的从六相整流变压器的副边注入一对称阶梯电流，其谐波正好抵消要求被抵消的那部分低频谐波电流，使变压器原边吸收的电流达到近似正弦电流，使交流侧谐波畸变百分比达到预定值；直流侧对整流电压的交流分量进行整流，叠加到六相整流电压上，使系统输出直流电压纹波频率高、幅值小，具有多相整流的效果。
本实用新型在双反星型整流电路的基础上，将平衡电抗器改为一m抽头平衡电抗器，其两端分别连接正组可控硅桥和反组可控硅桥的输出，抽头分别连接反馈可控硅桥上的可控硅，m抽头平衡电抗器和反馈可控硅桥构成谐波注入装置，该反馈可控硅桥工作在自然换相状态，无需再增加强迫换相装置，这种结构较裂相式电路大大简化，且成本低、易于实现大功率装置，控制电路根据检测电路检测来的负载电流、电压信号对上述三组桥上的可控硅进行控制，使输出连续、平稳、可调。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及附图给出。
图1是谐波注入AC/DC电源装置的电气原理图。
图2是谐波注入AC/DC电源装置的正、反两组可控硅桥及反馈可控硅桥上的可控硅导通顺序图。
图3是谐波注入AC/DC电源装置的控制电路方框图。
该装置包括一个六相整流变压器[1]，其原边接成△型或Y型，副边为两个绕组，均接成Y型，但同名端相反；正组可控硅桥[4]的可控硅接于变压器正组，反组可控硅桥[5]的可控硅接于变压器反组，正、反两组可控硅桥上的可控硅的另一端分别相连接后作为该桥的输出，m抽头平衡电抗器[2]的两端分别接于正组可控硅桥[4]和反组可控硅桥[5]的输出。反馈可控硅桥[3]的可控硅分别接于m抽头平衡电抗器[2]的抽头，反馈可控硅桥[3]上可控硅的另一端相连接后作为整个直流电源的输出。
正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]和反馈可控硅桥[3]上的可控硅的导通顺序相互严格遵守；如图2所示；正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]上的可控硅每隔60°顺序触发scr1、scr2、scr3、scr4、scr5、scr6，依次循环；在正组可控硅桥上[4]scr1和反组可控硅桥[5]上scr6导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscrm…Fscr1；在正组可控硅桥上[4]scr1和反组可控硅桥[5]上scr2导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscr1…Fscrm；在正组可控硅桥上[4]scr3和反组可控硅桥[5]上scr2导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscrm…Fscr1；在正组可控硅桥上[4]scr3和反组可控硅桥[5]上scr4导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscr1…Fscrm；在正组可控硅桥上[4]scr5和反组可控硅桥[5]上scr4导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscrm…Fscr1；在正组可控硅桥上[4]scr5和反组可控硅桥[5]上scr6导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscr1…Fscrm。
正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]和反馈可控硅桥[3]上的可控硅的导通时刻由控制电路[6]来控制，即导通角α受控制电路[6]控制；控制电路[6]根据检测电路[7]检测来的负载电流、电压信号对上述三组桥上的可控硅进行控制的；检测电路[7]可采用通用的霍尔元件对该电源提供给负载的电压、电流进行检测，将所测得的信号反馈回路[9]送给MCS-96系列单片机[12]，与给定电路[8]提供的设定信号进行比较，由MCS-96系列单片机[12]计算出控制角a的位置，基准电源[13]是为MCS-96系列单片机[12]的A/D通道提供标准的5V直流参考电源的，同步电路[11]的输出送给MCS-96系列单片机[12]作为三相交流电源和触发电路的同步信号，以便与主电路(如图1所示)匹配；MCS-96系列单片机[12]产生的脉冲信号送给脉冲分配阵列1[17]和脉冲分配阵列2[18]，同时MCS-96系列单片机[12]通过地址译码与控制[15]控制脉冲分配阵列1[17]和脉冲分配阵列2[18]以及单稳态触发器1[14]和单稳态触发器2[16]确定所输出的脉冲及其宽度，将此脉冲加于驱动与隔离电路[19]，其输出触发正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]和反馈可控硅桥[3]上的可控硅，从而调整加在负载上的电压和电流。
权利要求1.一种谐波注入AC/DC电源装置，其特征是该装置有一个六相整流变压器[1]；与整流变压器[1]相连接的是正组可控硅桥[4]和反组可控硅桥[5]；与正、反两组可控硅桥相连接的是m抽头平衡电抗器[2]；与m抽头平衡电抗器[2]相连接的是反馈可控硅桥[3]；控制电路[6]根据检测电路[7]检测来的负载电流、电压信号对正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]和反馈可控硅桥[3]上的可控硅进行控制；三组桥上的可控硅导通顺序相互严格遵守。
2.根据权利要求1所述装置，其特征是六相整流变压器[1]的原边绕组接成△型或Y型，副边由两组Y-Y绕组构成。
3.根据权利要求1所述装置，其特征是正组可控硅桥[4]和反组可控硅桥[5]分别与六相整流变压器[1]的副边两个Y-Y绕组相连接；其输出分别接在m抽头平衡电抗器[2]的两端。
4.根据权利要求1所述装置，其特征是反馈可控硅桥[2]上的可控硅与m抽头平衡电抗器[2]相连接。
5.根据权利要求1所述装置，其特征是控制电路[6]根据检测电路[7]检测来的负载电流、电压信号对正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]和反馈可控硅桥[3]上的可控硅进行控制。
6.根据权利要求1所述装置，其特征是三组桥上的可控硅导通顺序相互严格遵守，正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]上的可控硅每隔60°顺序触发scr1、scr2、scr3、scr4、scr5、scr6，依次循环；在正组可控硅桥[4]上scr1和反组可控硅桥[5]上scr6导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscrm…Fscr1；在正组可控硅桥[4]上scr1和反组可控硅桥[5]上scr2导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscr1…Fscrm；在正组可控硅桥[4]上scr3和反组可控硅桥[5]上scr2导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscrm…Fscr1；在正组可控硅桥[4]上scr3和反组可控硅桥[5]上scr4导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscr1…Fscrm；在正组可控硅桥[4]上scr5和反组可控硅桥[5]上scr4导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[2]上的可控硅Fscrm…Fscr1；在正组可控硅桥[4]上scr5和反组可控硅桥[5]上scr6导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscr1…Fscrm，依次循环。
专利摘要本实用新型属于一种直流电源，特别适用于中、大功率直流供电。该装置利用六相整流变压器，在双反星型整流电路的基础上，将平衡电抗器改为一m抽头平衡电抗器，增加一组反馈桥，由m抽头平衡电抗器和反馈桥构成谐波注入装置，控制电路根据检测电路检测来的负载电流、电压信号对正组桥、反组桥和反馈桥上的可控硅进行控制，从而实现对称阶梯近似理想注入，使整个电源系统从交流电网吸收近似正弦电流，使输出连续、平稳、可调。
文档编号H02M7/12GK2229730SQ95210828
公开日1996年6月19日 申请日期1995年5月17日 优先权日1995年5月17日
发明者刘永和, 王志和, 李宗府, 周慧 申请人:北京现代电源技术研究所, 内蒙古工业大学自动化研究所