CN103986345A

CN103986345A - 一种单、三相全电压电源转换器

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Publication number: CN103986345A
Application number: CN201410178307.0A
Authority: CN
Inventors: 叶陆荣; 陈少波
Original assignee: ABLE ELECTRIC (NINGDE) Co Ltd; Shanghai Hui Bo Intelligent Control Device Co Ltd
Current assignee: ABLE ELECTRIC (NINGDE) Co Ltd; Shanghai Hui Bo Intelligent Control Device Co Ltd
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN103986345B

Abstract

本发明涉及一种单、三相全电压电源转换器，包括三相整流桥、电压检测电路和两个开关；其特征是三相整流桥将输入单相或三相电压交流电整流为直流电，在电源输入端设有中性线，分别组成三相电源接入的第一接线端(A)、第二接线端(B)、第三接线端(C)和中性线(N)，所述第一接线端(A)和第二接线端(B)同时为单相电源的输入端；电压检测电路根据输入端电压范围，控制两个开关通断组合，自适应宽电压输入范围。本发明设计合理，能自动识别单相或三相电源类型，而且适应全电压范围，使得电器设备实现即插即用的目的，实现不同国家和地区的无缝应用，通用性好的特点。

Description

一种单、三相全电压电源转换器

技术领域：

本发明属于电学领域，特别涉及一种单、三相全电压电源转换器，尤其是一种兼容单相和三相电源、以及适应全球全电压范围的电源转换器。

背景技术：

集成调速电机（以下简称集成电机）是在原来电机的功能上的扩展。所以，只要是普通电机的应用领域也是集成电机的应用领域。普通电机不能用的领域可能也是集成电机能应用的领域。集成电机的应用可以是在电机的动力驱动领域，像数控机床，精密电动设备，空调，水泵，风机，空压机，化工，冶金，石油，码头等的动力设备上。也可以用在实验室，控制装置等的工控设备上。集成调速电机在国际上也有应用，在全球的应用中，由于各地电源的不同，具体表现在电压，频率和相数（例如，单相或三相）的不同，所以，不能用单一控制器来覆盖全球的应用，为此，生产厂家只能针对不同的地区生产不同的产品。

现有市场上有单相宽电压120V/240V的输入设备，其解决宽电压接入有两种方案，方案（1）要有人工介入（像一个拨拉开关）预先设定，方案（2）或用电子电路来产生宽电压输入。这些方案有以下缺点：1、方案（1）要人工介入，容易引起误操作，发生事故；2、方案(2)的成本高，在大功率情况下不能实现，而且，其方案使得系统效率降低（约10%）；3、方案(2)对于三相电源，其成本要比单相电源的应用大大提高，而且，对于通用的380V电压是不适用的；4、两个方案都不能三相和单相通用。

为此，如何解决现有技术的缺陷或不足，即成为本发明研究的对象。

发明内容：

本发明的目的是设计一种能根据不同电源类型和电压范围，自动切换输出直流的单、三相全电压电源转换器。

本发明技术方案是这样实现的：一种单、三相宽全电压电源转换器，包括三相整流桥、电压检测电路和开关；其特征是三相整流桥将输入单相或三相电压交流电整流为直流电，在电源输入端设有中性线，分别组成三相电源接入的第一接线端A、第二接线端B、第三接线端C和中性线N；三相整流桥包括串接的二极管D1、D2，二极管D3、D4，二极管D5、D6，所述二极管D1、D3、D5的正极端相连于正向端E，该正向端经开关K2后为直流输出负端，所述二极管D2、D4、D6的负极端相连于负向端F，该负向端F也是直流输出正端；第一接线端A分三路，分别接电压检测电路、二极管D2正极端和开关K1；第二接线端B分两路，分别接二极管D4正极端和电压检测电路；第三接线端C接三极管D6正极端；中性线N接二极管D7负极端，该二极管D7正极端为直流输出负端；直流输出正端和直流输出负端之间并接有由电容C1和电容C2串接的滤波电路，所述第一接线端A经开关K1后接电容C1和电容C2的连接点上；所述开关K1和开关K2由电压检测电路控制切换；所述第一接线端A和第二接线端B同时为单相电源的输入端。

所述电压检测电路设定有三个电压判断区间，分别为小于140V的低电压，140V至250V之间的中电压，高于250V的高电压；电压检测电路根据输入电压状态，输入为低电压，开关K1和K2闭合；输入为中电压，开关K1断开，开关K2闭合；输入为高电压，开关K1、K2都断开。

本发明设计合理，能自动识别单相或三相电源类型，而且适应全电压范围，使得电器设备实现即插即用的目的，实现不同国家和地区的无缝应用，通用性好的特点。

附图说明：

下面结合具体图例对本发明做进一步说明：

图1单、三相全电压电源转换器电路原理图

图2采用运算放大器组成的电压检测电路图

图3采用单片机组成的电压检测电路图

具体实施方式：

参照图1，单、三相全电压电源转换器，包括三相整流桥、电压检测电路和开关K1和K2；其中三相整流桥将输入单相或三相电压交流电整流为直流电，在电源输入端设有中性线N，分别组成三相电源接入的第一接线端A、第二接线端B、第三接线端C和中性线N；而第一接线端A和第二接线端B同时为单相电源的输入端。

三相整流桥包括串接的二极管D1、D2，二极管D3、D4，二极管D5、D6，所述二极管D1、D3、D5的正极端相连于正向端E，该正向端经开关K2后为直流输出负端，所述二极管D2、D4、D6的负极端相连于负向端F，该负向端F也是直流输出正端；第一接线端A分三路，分别接电压检测电路、二极管D2正极端和开关K1；第二接线端B分两路，分别接二极管D4正极端和电压检测电路；第三接线端C接三极管D6正极端；中性线N接二极管D7负极端，该二极管D7正极端为直流输出负端；直流输出正端和直流输出负端之间并接有由电容C1和电容C2串接的滤波电路，所述第一接线端A经开关K1后接电容C1和电容C2的连接点上；所述开关K1和开关K2由电压检测电路控制切换。

所述电压检测电路设定有三个电压判断区间，分别为小于140V的低电压，140V至250V之间的中电压，高于250V至480V的高电压；电压检测电路根据输入电压状态，控制两个开关K1和K2通断，形成如下的选择：输入为低电压，开关K1和K2闭合；输入为中电压，开关K1断开，开关K2闭合；输入为高电压，开关K1、K2都断开。

上述的电压检测电路为现有成熟技术，下面列出两种典型电压检测电路。

参照图2，采用运算放大器组成的电压检测电路图，电源的第一接线端A和第二接线端B接入后，经桥式整流电路、分压电路、分两路分别接入两个独立的运放电路，运放电路1输出经场效应管FET1后控制开关K1，而运放电路2输出经场效应管FET2后控制开关K2。

参照图3，采用单片机组成的电压检测电路图，电源的第一接线端A和第二接线端B接入后，经桥式整流电路、分压电路、接入单片机的第1脚，单片机的第2脚输出经场效应管FET1后控制开关K1、第8脚输出经场效应管FET2后控制开关K2。

接线方法：

1.第一接线端A和第一接线端B是专门给单相电源用，不必标示相线和零线（两根线可以任意接）。如果电源是三相中的两相线，像美国的3相208V电源，相与相的电压是208V，如果只有两相电源，那么，这也是看成三相电源中的单相电源，接到A、B端。

2.在三相电源的情况下，如果是三相4线制，那么，第一接线端A、第二接线端B、第三接线端C，分别接三相电源，中性线N接零线。如果现场没有零线，那么，在低电压三相电源的情况下（线电压<240V），零线可以不接（也可以接）。

3.不管是单相或三相电源，第一接线端A和第一接线端B总是要有接线。

工作原理：

1.不管是单相或三相输入，第一接线端A和第二接线端B，总是能检测到外部电压；故电压检测电路的输入端分别接第一接线端A和第二接线端B。

2.电压检测电路，这个电压检测电路检测140V和250V这两个电压节点。把电压<140V区间称为低电压，140V<电压≤250V区间为中电压，电压>250V区间为高电压，分成三档电压区间。

3.开关K1、K2的初始状态是断开。

a)当电压是低电压时，开关K1,K2都闭合。

b)当电压是中电压时，开关K1断开，开关K2闭合。

c)当电压是高电压时，开关K1、K2都断开。

4.单相电源工作时

a)输入端不是低电压，那么，二极管D1、D2、D3、D4、开关K2就组成了正常的单相全桥整流电路。

b)输入端是低电压，那么，二极管D1、D2、D3、D4和开关K1、K2就组成了单相倍压整流电路。

5.三相电源工作时

a)当线电压是低电压时，二极管D1至D6，开关K1、K2组成了三相倍压整流电路。

b)当线电压是中电压时，二极管D1至D6，开关K1、K2组成了三相全波整流电路。

c)当线电压是高电压时，二极管D1至D7，开关K1、K2组成了3相半波整流电路。

总之，以上电路的变化，就是为了保证在现有全球电压（单相和3相）的范围里，保证母线电压不超过400V。而在这个设计中，开关K1和K2起到了关键的作用，它们使得整流电路切换到不同的工作模式。由于这个切换是自动的，从用户的角度看来，这个电路是全球通用。

Claims

1.一种单、三相全电压电源转换器，包括三相整流桥、电压检测电路和开关；其特征是三相整流桥将输入单相或三相电压交流电整流为直流电，在电源输入端设有中性线，分别组成三相电源接入的第一接线端（A）、第二接线端（B）、第三接线端（C）和中性线（N）；三相整流桥包括串接的二极管（D1）、（D2），二极管（D3）、（D4），二极管（D5）、（D6），所述二极管（D1）、（D3）、（D5）的正极端相连于正向端（E），该正向端经开关（K2）后为直流输出负端，所述二极管（D2）、（D4）、（D6）的负极端相连于负向端（F），该负向端（F）也是直流输出正端；第一接线端（A）分三路，分别接电压检测电路、二极管（D2）正极端和开关（K1）；第二接线端（B）分两路，分别接二极管（D4）正极端和电压检测电路；第三接线端（C）接三极管（D6）正极端；中性线（N）接二极管（D7）负极端，该二极管（D7）正极端为直流输出负端；直流输出正端和直流输出负端之间并接有由电容（C1）和电容（C2）串接的滤波电路，所述第一接线端（A）经开关（K1）后接电容（C1）和电容（C2）的连接点上；所述开关（K1）和开关（K2）由电压检测电路控制切换；所述第一接线端（A）和第二接线端（B）同时为单相电源的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种单、三相全电压电源转换器，其特征是电压检测电路设定有三个电压判断区间，分别为140V以下的低电压，140V至250V之间的中电压，250V以上的高电压；电压检测电路根据输入电压状态，输入为低电压，开关（K1）和(K2)闭合；输入为中电压，开关(K1)断开，开关(K2)闭合；输入为高电压，开关(K1)、(K2)都断开。