CN102638174A - 一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器 - Google Patents

一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器 Download PDF

Info

Publication number
CN102638174A
CN102638174A CN2012101033978A CN201210103397A CN102638174A CN 102638174 A CN102638174 A CN 102638174A CN 2012101033978 A CN2012101033978 A CN 2012101033978A CN 201210103397 A CN201210103397 A CN 201210103397A CN 102638174 A CN102638174 A CN 102638174A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
frequency
converters
output voltage
transformer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012101033978A
Other languages
English (en)
Inventor
张代润
刘红萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University
Original Assignee
Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University filed Critical Sichuan University
Priority to CN2012101033978A priority Critical patent/CN102638174A/zh
Publication of CN102638174A publication Critical patent/CN102638174A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

本发明公开了一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器，其特点是该交流调压器由电源的输入电压矢量
Figure DDA0000151946720000011
工频隔离变压器T(2)，电力电子变换器a的正弦波输出电压矢量
Figure DDA0000151946720000012
当
Figure DDA0000151946720000013
与
Figure DDA0000151946720000014
同相位，电力电子变换器b的正弦波输出电压矢量
Figure DDA0000151946720000015
输出到负载的输出电压矢量
Figure DDA0000151946720000016
Figure DDA0000151946720000017
相对于的相位差α；并通过电力电子变换器电路、调压器电路依次连接成整体。该发明适用于宽幅正弦波调压的单相或三相有工频变压器隔离的交流调压器、交流稳压器、交流移相器、正弦波逆变器、正弦波变频器、电力电子变压器。

Description

一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器
技术领域
本发明涉及一种工频变压器隔离的恒幅矢量(或恒幅相量)交流调压器，特别涉及电源与负载间有工频变压器隔离的单相或三相无触点、无级、宽幅的正弦波电力电子调压器、稳压器。属于交流调压、交流稳压技术领域。
背景技术
现有交流调压、稳压方法主要有：
(1)采用伺服电动机带动电刷移动实现变压器输出电压调压，输出电压实现有级(变压器有多个分接头)或无级(如自耦变压器)调节。但由于电动机和电刷的存在，即是有触点的调压方式，其缺点是调压速度缓慢、寿命短、易卡壳等。
(2)采用可控硅作为电子开关来调节变压器输出电压，实现无触点的调压方式。但因调压是有级的，无法实现连续调压，因而有输出电压精度低的不足。
(3)用AC/DC/AC变换的方式实现交流正弦波调压，直流环的大电解电容使直流环电压调节缓慢，而仅靠调制系数来控制输出电压时，在输出电压较高或较低时有波形差、精度低的不足，难以实现宽幅调压。
(4)用AC/AC变换的方式实现交流正弦波调压时，有输出电压波形差、精度低的不足；同时，也难于用到单相电源的系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器，其特点是：有工频变压器隔离的无触点、无级、宽幅的正弦波电力电子调压器、稳压器；适用于不同容量等级的单、三相系统；性价比较高。
本发明的目的由以下技术措施实现。
工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器由电源的输入电压矢量
Figure BDA0000151946700000011
工频隔离变压器T，电力电子变换器a的正弦波输出电压矢量
Figure BDA0000151946700000012
当
Figure BDA0000151946700000013
与
Figure BDA0000151946700000014
同相位，电力电子变换器b的正弦波输出电压矢量
Figure BDA0000151946700000015
输出到负载的输出电压矢量
Figure BDA0000151946700000016
Figure BDA0000151946700000017
相对于
Figure BDA0000151946700000018
的相位差α；并通过电力电子变换器电路、调压器电路依次连接成整体。
电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T和输入Cf1Lf1滤波器，由主开关管T1～T8构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc，另一端与输出Lf2Cf2滤波器连接。
工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器电路由交流电源
Figure BDA0000151946700000021
输入到工频隔离变压器T的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压由电力电子变换器b产生输出电压
Figure BDA0000151946700000023
保持
Figure BDA0000151946700000024
和
Figure BDA0000151946700000025
的幅值不变，改变
Figure BDA0000151946700000026
相对于
Figure BDA0000151946700000027
的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压
Figure BDA0000151946700000028
即
Figure BDA0000151946700000029
工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器的用途：
在电源电压
Figure BDA00001519467000000210
和负载电压间通过工频变压器T实现隔离，因而负载电压的频率和幅值都可以与电源电压不相同，因此，该电路适合用作宽幅正弦波变频器，其输出电压幅值、频率均可调；或用作宽幅正弦波逆变器，其输出电压频率固定，但与电源频率不同；或用作带隔离的交流调压器、交流稳压器、交流移相器、电力电子变压器，这时输出电压频率与电源电压相同。
在交流调压器中，当US＝UN，UN为额定电压，不考虑电路压降且n＝1时，要求输出电压在(0～1.2)*UN内变化，那么α的调节范围为：180°～106.26°。由于α＞90°，电力电子变换器b从
Figure BDA00001519467000000212
处吸收电能，通过工频隔离变压器T传递给电源和电力电子变换器a，从而把电能反馈回电网。
本发明具有如下优点：
(1)实现大容量宽幅无触点、无级、有工频隔离变压器的正弦波电力电子调压器、稳压器。
(2)适用于单、三相系统。
(3)性价比较高。
附图说明
图1是本发明的工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器原理图。
1.输入电源电压矢量2.工频隔离变压器T，3.电力电子变换器a的输出正弦波电压矢量4.电力电子变换器b的输出正弦波电压矢量
Figure BDA00001519467000000215
5.输出到负载的输出电压矢量
图2是本发明的工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器的电力电子变换器电路。
6.电力电子变换器的输入滤波电容器Cf1，7.输入滤波电抗器Lf1，8.电力电子变换器的主开关管T1～T8，9.直流侧储能电容器Cdc，10.电力电子变换器的输出滤波电抗器Lf2，11.输出滤波电容器Cf2。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只能用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术娴熟人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
交流电源
Figure BDA0000151946700000031
输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压
Figure BDA0000151946700000032
由电力电子变换器b产生输出电压
Figure BDA0000151946700000033
保持和
Figure BDA0000151946700000035
的幅值不变，改变
Figure BDA0000151946700000036
相对于
Figure BDA0000151946700000037
的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压
Figure BDA0000151946700000038
即电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cf16Lf17滤波器，由主开关管T1～T88构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc9，另一端与输出Lf210Cf211滤波器连接。在交流调压器中，当US＝UN，UN为额定电压，要求输出电压在(0～1.2)*UN内变化，那么α的调节范围为：180°～106.26°。输出电压频率与电源电压频率相同。
实施例2
交流电源
Figure BDA00001519467000000310
输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压
Figure BDA00001519467000000311
由电力电子变换器b产生输出电压
Figure BDA00001519467000000312
保持
Figure BDA00001519467000000313
和
Figure BDA00001519467000000314
的幅值不变，改变
Figure BDA00001519467000000315
相对于的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压
Figure BDA00001519467000000317
即
Figure BDA00001519467000000318
电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cf16Lf17滤波器，由主开关管T1～T88构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc9，另一端与输出Lf210Cf211滤波器连接。在交流稳压器中，当US＝0.5UN，输入电压低到额定电压的一半时，负载电压仍可达到额定电压，即α＝0°时，有UO＝UN。所以输入电压在(0.5～1.0)*UN时，输出电压可保持为额定值。当US≥UN时，求解方程总可得唯一的α值(α≥120°)使UO＝UN。实现(0.5UN≤US＜∞)非常宽幅的交流稳压。输出电压频率与电源电压频率相同。
实施例3
交流电源
Figure BDA0000151946700000041
输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压
Figure BDA0000151946700000042
由电力电子变换器b产生输出电压
Figure BDA0000151946700000043
保持
Figure BDA0000151946700000044
和
Figure BDA0000151946700000045
的幅值不变，改变
Figure BDA0000151946700000046
相对于
Figure BDA0000151946700000047
的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压即
Figure BDA0000151946700000049
电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cf16Lf17滤波器，由主开关管T1～T88构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc9，另一端与输出Lf210Cf211滤波器连接。在交流移相器中，当US＝UN，UN为额定电压，α的调节过程为(0°→90°→180°)，那么输出电压的变化为(2UN→1.4UN→0)，输出电压
Figure BDA00001519467000000410
相对于输入电压
Figure BDA00001519467000000411
的相位差的变化为(0°→45°→90°)。输出电压频率与电源电压频率相同。
实施例4
交流电源输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压
Figure BDA00001519467000000413
由电力电子变换器b产生输出电压保持
Figure BDA00001519467000000415
和的幅值不变，改变
Figure BDA00001519467000000417
相对于
Figure BDA00001519467000000418
的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压
Figure BDA00001519467000000419
即
Figure BDA00001519467000000420
电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cf16Lf17滤波器，由主开关管T1～T88构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc9，另一端与输出Lf210Cf211滤波器连接。在正弦波逆变器中，改变
Figure BDA00001519467000000421
和
Figure BDA00001519467000000422
的相位差α，实现输出电压的调压；逆变器的输出电压频率可以与电源频率不同，但其值是不变的。
实施例5
交流电源
Figure BDA00001519467000000423
输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压由电力电子变换器b产生输出电压
Figure BDA00001519467000000425
保持和的幅值不变，改变相对于
Figure BDA00001519467000000429
的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压
Figure BDA00001519467000000430
即
Figure BDA00001519467000000431
电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cf16Lf17滤波器，由主开关管T1～T88构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc9，另一端与输出Lf210Cf211滤波器连接。在正弦波变频器中，改变
Figure BDA0000151946700000051
和的频率和相位差α，实现输出电压的调频调压。
实施例6
交流电源
Figure BDA0000151946700000053
输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压
Figure BDA0000151946700000054
由电力电子变换器b产生输出电压保持
Figure BDA0000151946700000056
和
Figure BDA0000151946700000057
的幅值不变，改变
Figure BDA0000151946700000058
相对于
Figure BDA0000151946700000059
的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压
Figure BDA00001519467000000510
即
Figure BDA00001519467000000511
电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cf16Lf17滤波器，由主开关管T1～T88构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc9，另一端与输出Lf210Cf211滤波器连接。在电力电子变压器中，可实现作为交流调压器、交流稳压器、交流移相器的综合功能，提高电力变压器的可控性。
实施例7
交流电源
Figure BDA00001519467000000512
输入到工频隔离变压器T2的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压
Figure BDA00001519467000000513
由电力电子变换器b产生输出电压
Figure BDA00001519467000000514
保持
Figure BDA00001519467000000515
和
Figure BDA00001519467000000516
的幅值不变，改变相对于
Figure BDA00001519467000000518
的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压
Figure BDA00001519467000000519
即
Figure BDA00001519467000000520
电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T2和输入Cf16Lf17滤波器，由主开关管T1～T88构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc9，另一端与输出Lf210Cf211滤波器连接。实施例1～6中，单相电路通过三角形或星形接法，依次得到三相工频变压器隔离的交流调压器、三相工频变压器隔离的交流稳压器、三相工频变压器隔离的交流移相器、三相工频变压器隔离的正弦波逆变器、三相工频变压器隔离的正弦波变频器、三相工频变压器隔离的电力电子变压器。

Claims (4)

1.一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器，其特征在于该交流调压器由电源的输入电压矢量
Figure FDA0000151946690000011
工频隔离变压器T(2)，电力电子变换器a的正弦波输出电压矢量
Figure FDA0000151946690000012
当
Figure FDA0000151946690000013
与
Figure FDA0000151946690000014
同相位，电力电子变换器b的正弦波输出电压矢量
Figure FDA0000151946690000015
输出到负载的输出电压矢量
Figure FDA0000151946690000016
Figure FDA0000151946690000017
相对于
Figure FDA0000151946690000018
的相位差α；并通过电力电子变换器电路、调压器电路依次连接成整体。
2.如权利要求1所述工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器，其特征在于电力电子变换器电路一端接有工频隔离变压器T(2)和输入Cf1(6)Lf1(7)滤波器，由主开关管T1～T8(8)构成两个背靠背的桥式变换器结构，公共直流环上接有直流储能电容器Cdc(9)，另一端与输出Lf2(10)Cf2(11)滤波器连接。
3.如权利要求1所述工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器，其特征在于工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器电路由交流电源
Figure FDA0000151946690000019
输入到工频隔离变压器T的输入绕组后，两个输出绕组分别与电力电子变换器a、b连接，由电力电子变换器a产生的输出电压
Figure FDA00001519466900000110
由电力电子变换器b产生输出电压
Figure FDA00001519466900000111
保持
Figure FDA00001519466900000112
和
Figure FDA00001519466900000113
的幅值不变，改变
Figure FDA00001519466900000114
相对于
Figure FDA00001519466900000115
的相位角α，就能得到幅值不同的正弦波输出电压
Figure FDA00001519466900000116
即
Figure FDA00001519466900000117
4.如权利要求1所述工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器的用途，其特征在于：在电源电压
Figure FDA00001519466900000118
和负载电压
Figure FDA00001519466900000119
间通过工频变压器T实现隔离，负载电压的频率和幅值都与电源电压不相同，因此，该电路适合用作宽幅正弦波变频器，其输出电压幅值、频率均可调；或用作宽幅正弦波逆变器，其输出电压频率固定，但与电源频率不同；或用作带隔离的交流调压器、交流稳压器、交流移相器、电力电子变压器，这时输出电压频率与电源电压相同；在交流调压器中，当US＝UN，UN为额定电压，不考虑电路压降且n＝1时，要求输出电压在(0～1.2)*UN内变化，那么α的调节范围为：180°～106.26°。由于α＞90°，电力电子变换器b从
Figure FDA00001519466900000120
处吸收电能，通过工频隔离变压器T传递给电源和电力电子变换器a，从而把电能反馈回电网。
CN2012101033978A 2012-04-10 2012-04-10 一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器 Pending CN102638174A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101033978A CN102638174A (zh) 2012-04-10 2012-04-10 一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101033978A CN102638174A (zh) 2012-04-10 2012-04-10 一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102638174A true CN102638174A (zh) 2012-08-15

Family

ID=46622456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101033978A Pending CN102638174A (zh) 2012-04-10 2012-04-10 一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102638174A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105071664A (zh) * 2015-08-07 2015-11-18 国家电网公司 一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源
CN109256959A (zh) * 2012-12-26 2019-01-22 黄冠雄 交流电数控调压控流功率传输装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1489271A (zh) * 2003-05-06 2004-04-14 黄禹舜 纯电子无级调节交流调压稳压装置
CN1862906A (zh) * 2006-06-01 2006-11-15 西安交通大学 一种串联有源交流电压质量调节器及控制方法
CN201035433Y (zh) * 2007-02-06 2008-03-12 杭州钱江电气集团股份有限公司 能量双向流动的电压调节器
CN101170284A (zh) * 2007-09-28 2008-04-30 清华大学 用于电气化铁路供电的单相统一电能质量控制器
CN201213322Y (zh) * 2007-12-24 2009-03-25 北京惠特优宝机电有限公司 一种采用igbt控制的智能化照明节电器
CN101615045A (zh) * 2009-07-29 2009-12-30 南宁微控技术有限公司 无级相控补偿式交流稳压调压装置及其电压补偿方法
CN201489383U (zh) * 2009-07-29 2010-05-26 南宁微控技术有限公司 无级相控补偿式交流稳压调压装置
CN101895206A (zh) * 2010-06-02 2010-11-24 北京惠特优宝机电有限公司 一种采用igbt控制的交流调压稳压装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1489271A (zh) * 2003-05-06 2004-04-14 黄禹舜 纯电子无级调节交流调压稳压装置
CN1862906A (zh) * 2006-06-01 2006-11-15 西安交通大学 一种串联有源交流电压质量调节器及控制方法
CN201035433Y (zh) * 2007-02-06 2008-03-12 杭州钱江电气集团股份有限公司 能量双向流动的电压调节器
CN101170284A (zh) * 2007-09-28 2008-04-30 清华大学 用于电气化铁路供电的单相统一电能质量控制器
CN201213322Y (zh) * 2007-12-24 2009-03-25 北京惠特优宝机电有限公司 一种采用igbt控制的智能化照明节电器
CN101615045A (zh) * 2009-07-29 2009-12-30 南宁微控技术有限公司 无级相控补偿式交流稳压调压装置及其电压补偿方法
CN201489383U (zh) * 2009-07-29 2010-05-26 南宁微控技术有限公司 无级相控补偿式交流稳压调压装置
CN101895206A (zh) * 2010-06-02 2010-11-24 北京惠特优宝机电有限公司 一种采用igbt控制的交流调压稳压装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109256959A (zh) * 2012-12-26 2019-01-22 黄冠雄 交流电数控调压控流功率传输装置
CN105071664A (zh) * 2015-08-07 2015-11-18 国家电网公司 一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源
CN105071664B (zh) * 2015-08-07 2017-06-16 国家电网公司 一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hagiwara et al. Negative-sequence reactive-power control by a PWM STATCOM based on a modular multilevel cascade converter (MMCC-SDBC)
AU2010353929B2 (en) Converting device of electrical energy
CN107733245B (zh) 一种高效调幅恒高频电除尘电源电路
CN103312187A (zh) 一种变流器系统
US8923027B2 (en) Five-level DC-AC converter
CN101789603B (zh) 交流动态有源功率因数补偿方法及补偿电路
RU2303851C1 (ru) Статический многоуровневый преобразователь частоты для питания асинхронных и синхронных электродвигателей
CN102647097A (zh) 电源设备
CN102130611A (zh) 电力电子整流变压器
CN103259418A (zh) 一种电机试验变频电源系统
CN103280982A (zh) 一种电机试验变频电源控制方法
CN109921662B (zh) 高频隔离型可变拓扑ac-dc变换器的控制方法
CN102904492A (zh) 基于无速度传感器的分级变频无级调压软起动装置
CN106356889A (zh) 永磁风力发电机组
CN102638174A (zh) 一种工频变压器隔离的恒幅矢量交流调压器
CN102638170B (zh) 恒幅矢量交流调压方法
CN101521394A (zh) 在线式不间断电源装置
CN103795265A (zh) 单相和三相交流稳压电源
CN102638175A (zh) 一种工频变压器耦合的无隔离恒幅矢量交流调压器
RU2372706C1 (ru) Устройство для подключения управляемого выпрямителя напряжения к источнику напряжения переменного тока
CN203840206U (zh) 单相和三相交流稳压器
CN102638173A (zh) 一种隔离型恒幅矢量交流调压器
CN200994109Y (zh) 十二相可控大功率晶体生长设备加热电源电路
RU2457612C1 (ru) Устройство для регулирования и стабилизации напряжения автономного многофункционального асинхронного генератора
CN102638171A (zh) 一种无隔离恒幅矢量交流调压器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120815