CN106026696A - 三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路 - Google Patents

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Abstract

三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路，它由1个三相整流变压器、13个整流器件及其触发电路组成，三相整流变压器次级6个整流绕组连接成有公共中心点的正向和反向双星形，7个整流器件的阴极和整流二极管的阴极与直流输出正端连接，其中6个整流器件的阳极分别与双反星形连接的6个次级整流绕组端头连接，1个整流器件的阳极与双反星形公共中心点连接，另6个整流器件的阳极与直流输出负端连接，其阴极分别与双反星形连接的6个次级整流绕组端头连接，每个双反星形连接的6个整流绕组端头连接有1个整流器件的阴极和1个整流器件的阳极，12个整流器件2组或1组有触发信号。它具有功率因数高输出电流大的优点，用于大功率相控整器有较好的节能效益。

Description

三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路
[一]技术领域 本发明涉及三相高功率因数复式可控整流电路，尤其是13个整流器件的三相复式可控整流电路。
[二]背景技术 目前，大功率可控整流电路在高电压输出领域采用三相桥式可控整流电路，在低电压大电流输出领域采用带平衡电抗器的双反星形可控整流电路。这两种可控整流电路只在最高输出电压时才有一个最佳功率因数点，输出电压越低，整流电路功率因数越低，输出电流越小，谐波电压越大，效率也越低。因此，已有大功率可控整流电路在调低输出电压使用时，都存在着功率因数低、输出电流小、谐波大、效率低等一系列的问题。为使大功率可控整流电路在调低电压时能够输出额定电流，就必须加大整流变压器和器件的容量，制造可控整流设备时就很费材料，使用可控整流设备时就很费电，并对电网造成严重谐波电流污染。
CN8710554A专利公告中公开了同一发明人发明的单相桥式与全波相结合的单相“桥全可控整流电路”。它有两个最佳功率因数点，一个在最高电压点，另一个在50％输出最高电压点，並且还具有：在调低输出电压时其输出直流电流还可以增大的优良相控整流性能，这种单相可控整流电路的发明开创了双控制角控制复式相控整流电路的先河，使相控整流电路在调节直流输出电压的同时还能调节功率因数或者谐波，成为世界首个“绿色”相控整流电路，同时还使单相可控整流电路由三类变成半波、全波、桥式和桥全四类可控整流电路，因此，1987年发明的桥全可控整流电路在世界相控科学发展史上具有里程碑的意义——由“经典相控”到“绿色相控”：的转折。联合国科技信息促进系统1993年就以电路发明人姓氏命名为：龚氏桥全可控整流电路。这种电路发明后，发明人曾发明三相领域内多个双控制角复式可控整流电路，但本领域的科技人员都希望在三相领域也能发明相类似龚氏桥全可控整流电路性能的新的三相复式可控整流电路，因为所有大功率相控整流设备都是要应用三相领域经典和新发明的相控整流电路设计制造。
{三}发明内容 本发明的目的在于提供一种三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路，它也有2它有两个最佳功率因数点，一个在最高电压点，另一个在50％输出最高电压点，並且还具有：在调低输出电压时其输出直流电流还可以增大的优良相控整流性能，也能在调节输出直流电压的同时，还能调节功率因数或谐波。因为将三个单相龚氏桥全桥电路的3个中心点抽头连接，中心抽头与一个直流输出端之间只连接有一个整流器件，它具有比单相龚氏桥全可控整流电路更好性能，也称它为三相龚氏桥全可控整流电路。
为了实现上述目的，本发明的提供一种三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路，它由1个三相整流变压器、13个整流器件及其触发电路组成，整流器件包括整流二极管和晶闸管，三相整流变压器次级6个整流绕组连接成有公共中心点的正向和反向星形，其特征在于：7个整流器件的阴极与直流输出正端连接，其中6个整流器件的阳极分别与正向和反向星形连接的6个次级整流绕组端头连接，1个整流器件的阳极与正向和反向星形连接的公共中心点连接，另6个整流器件的阳极与直流输出负端连接，其阴极分别与正向和反向星形连接的6个次级整流绕组端头连接，每个正向和反向星形连接的6个整流绕组端头连接有1个整流器件的阴极和1个整流器件的阳极，12个整流器件有2组或1组有相位差的触发信号。
由于三相桥式可控整流电路有三相全控桥和三相半控桥，而三相整流整流变压器铁芯又有五芯柱和三芯柱，因此，本发明的可控整流电路就有4个电路：1)三相三芯柱整流变压器三相全控桥和六相半波相结合的可控整流电路。2)三相三芯柱整流变压器三相半控桥和六相半波相结合的可控整流电路。3)三相五芯柱整流变压器三相全控桥和六相半波相结合的可控整流电路。4)三相五芯柱整流变压器三相半控桥和六相半波相结合的可控整流电路。后2个电路是对前2个电路做了重大改进后发明的电路。
[四]附图说明 附图1是本发明的三相三芯柱整流变压器三相全控桥和六相半波相结合的可控整流电路。附图2是本发明的三相三芯柱整流变压器三相半控桥和六相半波相结合的可控整流电路。附图3是本发明的三相五芯柱整流变压器三相全控桥和六相半波相结合的可控整流电路。附图4是本发的三相五芯柱整流变压器三相半控桥和六相半波相结合的可控整流电路。其中，B为三相整流变压器，o-a、o-b、o-c、o′-a′、o′-b′、o′-c′为六个次级整流绕组，V1～V12为晶闸管，D和D1～D6为整流二极管，α1、α2、α为控制信号控制角。
[五]具体实施方式 附图1可知：三相整流变压器3个初级绕组三角形连接，6个次级整流绕组连接成双反星形，两个星形的中心点o、o′、整流二极管D的阳极三点连接，D的另一端与直接输出的正端1连接，双反星形绕组6个端头(a、b、c、a′、b′、c′)分别与6个晶闸管V1～V6的阴极、另6个晶闸管V7～V12的阳极连接，晶闸管V1～V6的阳极与直流输出的负端2连接，由触发角α1控制，晶闸管V7～V12的阴极与直流输出正端连接，由触发角α2控制。
当只有控制角α1时，6个晶闸管V1～V6组成6相半波可控整流，通过整流二极管D在2个直流输出端1、2输出六相半波可控整流电压。当再加触发信号α2触发晶闸管V7～V12时，6个相闸管V7～V12导通，2个直流输出两端输出a-a′、b-b′、c-c′和2个反星形连接的三相半控桥整流电压，其最高输出电压是六相半波整流的2倍。因此，在有2个控制角控制时，就可输出前面部分是六相半波可控整流电压，而后面部分是三桥半控桥可控整流电压，它在半压和全压输出时各有1个最佳功率因数点，在输出电压调低时，就有比单相桥全可控整流电路更好性能。由于有两个控制角，对应于一个输出直流电压就有多种两个控制角的组合，也就是说直流输出电压是两个控制角的多值函数，就可实现在控制调节输出电压的同时，还能调节功率因数或谐波，且在调低输出电压的时，输出直流电流还允许起超过最高输出电压时的最大值的优越性能，成为三相相控整流电路中的复式和绿色相控整流电路。
在今年交通大学建校120周年大庆期间，西安交大的一位教授高度评价同一发明人发明的单相龚氏桥全可控整流电路，並且说了一句如果它能用在三相整流器上就好！听到这句话是桥全可控整流发明已过去28年之后，在母校建校120周年和西迁60周年喜庆期间，它深深刻在发明人的心中，时间再过了一个多月，发明了本发明的三相龚氏桥全可控整流电路，这发明首先要感谢重大节庆期间题出这个问题的那位教授！因提出问题比解决问题更重要。
附图2对比附图1可知：它只是将附图1中的6个晶闸管V1～V6换成整流二极管D1～B6就发明了只有1个控制角，从半压开始调压的三相半控桥和六相半波相结合的可控整流电路。它的应用价值在于：有的三相大功率整流器的调压范围要求较小，半压开始调压到全压之间调压已经够用，这就可节省1个触发电路和6个晶闸管与6个整流二极管之间的差价。
六相半波整流和可控整流电路都可以用增加1个带中心抽头的平衡电抗器来提高器件和绕组的导通时间来提高性能。而附图1和附图2增加平衡电抗器会影响最高输出电压的一个三相桥控电路的工作(串接电抗会降低输出电压)。因此，发明人将附图1和2上的整流变压器的铁芯由三芯柱铁芯改五芯柱铁芯，3个初级绕组由角接改星接，就起到六相半波电路部分有平衡电抗器的作用，提高了性能，又不影响三相半控桥电路部分的工作。因此，就发明了下面2个比附图1和附图2更好的五芯柱三相复式可控整流电路。
附件3可知：它与附图1的可控整流电路相同，只是三相整流变压器的3个初级绕组由三角形连接改为星形连接，和整流变压器的铁芯结构由三芯柱改五芯柱。由于五芯柱鉄芯能使六相半波整流电路中的6个晶闸管和6个整流绕组的导通角增加一倍，起到带有平衡电抗器的六相半波相同的作用，从而大大提高了6个晶闸管和6个整流绕组在该电路六相半波可控整流时的利用率，因此，附图1的电路性能比附图1更先进。
附件4可知：它与附图2的可控整流电路相同，只是三相整流变压器的3个初级绕组由三角形连接改星形连接，和整流变压器的铁芯结构由三芯柱改五芯柱。由于五芯柱鉄芯能使六相半波整流电路中的6个整流二极管和6个整流绕组的导通角增加一倍，起到带有平衡电抗器的六相半波相同的作用，从而大大提高了6个整流二极管和6个整流绕组在该电路六相半波整流时的利用率，因此，附图4的电路性能比附图2更先进。
由上可知，本发明的4个三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路都具有与比单相龚氏桥全可控整流电路更好的性能，因此，也可称它们为三相领域内的龚氏桥全可控整流电路。它们可广泛用于三相大功率高功率因数绿色相控整流设备，具有较好的社会效益和经济效益。

Claims (4)

1.三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路，它由1个三相整流变压器、13个整流器件及其触发电路组成，整流器件包括整流二极管和晶闸管，三相整流变压器次级6个整流绕组连接成有公共中心点的正向和反向星形，其特征在于：7个整流器件的阴极与直流输出正端连接，其6个整流器件的阳极分别与正向和反向星形连接的6个次级整流绕组端头连接，1个整流器件的阳极与正向和反向星形连接的公共中心点连接，另6个整流器件的阳极与直流输出负端连接，其阴极分别与正向和反向星形连接的6个次级整流绕组端头连接，每个正向和反向星形连接的6个整流绕组端头连接有1个整流器件的阴极和1个整流器件的阳极，12个整流器件有2组或1组有相位差的触发信号。
2.根据权利要求1所述的三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路，它由三相全控桥和六相半波相结合的可控整流电路，其特征在于：其特征在于：所述的13个整流器件是12个晶闸管和1个整流二极管。
3.根据权利要求1所述的三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路，它由三相半控桥和六相半波相结合的可控整流电路，其特征在于：其特征在于：所述的13个整流器件是6个晶闸管和7个整流二极管。
4.根据权利要求1所述的三相桥式和六相半波相结合的可控整流电路，其特征在于：三相整流变压器的铁芯是五芯柱铁心。
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