CN106708161B - 一种无级调压电源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无级调压电源系统，包括：调功电源部和变压器，其中，变压器的次级线圈和外接电阻高温加热设备连接；调功电源部的输入端和输入电源连接，调功电源部包括n条并联的叠层控制电路，各叠层控制电路中设有可控硅单元，各可控硅单元的输出端分别与变压器的初级线圈的对应抽头连接，n为大于1的整数。当电阻高温加热设备的负载的电阻值随着温度的变化而变化时，可控硅单元根据电阻高温加热设备的电阻值其导通角变化调节，可以产生较低的谐波以及较高的功率因数，在保证电阻高温加热设备的石墨负载的恒功率运行的同时，能够减少供电损失，提高电阻高温加热设备的效率。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种无级调压电源系统。
背景技术
随着科学技术的发展，为了满足人们的生活和工作需求，出现了越来越多的电器设备。
为了提高人们的生活质量，人们研究出了电阻高温加热设备，通过对负载进行通电，使得负载发出热量。在电阻高温加热设备中常常会用到石墨负载，即采用石墨材料的负载，在加热的过程中，石墨的电阻值随着温度的升高而变化，通常高温阶段时石墨负载的电阻率会降低到冷态时的一半左右。该电阻高温加热设备一般采用恒功率运行，由于石墨负载的电阻率具有温度特性，采用当前的电源在石墨负载处于不同的温度时不能很好的进行匹配输送电流，使得电路中供电损失较大，电阻高温加热设备的效率较低。
因此，如何保证电阻高温加热设备的石墨负载的恒功率运行，且能够减少供电损失，以提高电阻高温加热设备的效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无级调压电源系统，可以保证电阻高温加热设备的石墨负载的恒功率运行，且能够减少供电损失，以提高电阻高温加热设备的效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种无级调压电源系统，包括：调功电源部和变压器，其中，所述变压器的次级线圈和外接电阻高温加热设备连接；所述调功电源部的输入端和输入电源连接，所述调功电源部包括n条并联的叠层控制电路，各所述叠层控制电路中设有可控硅单元，各所述可控硅单元的输出端分别与所述变压器的初级线圈的对应抽头连接，n为大于1的整数。
优选地，当所述输入电源为三相电源时，所述调功电源部包括三组叠层控制模块，各所述叠层控制模块的输入端分别与所述三相电源的对应输出端连接，各所述叠层控制模块包括m条相互之间并联的所述叠层控制电路，m为大于1的整数。
优选地，各所述叠层控制模块包括2条相互之间并联的所述叠层控制电路。
优选地，所述叠层控制电路包括与所述输入电源连接的保险器件，与所述保险器件串联的所述可控硅单元。
优选地，还包括：采集所述电阻高温加热设备的负载电阻值，并根据所述负载电阻值向对应的可控硅单元发送导通角调节控制信号的控制模块。
优选地，所述电阻高温加热设备的负载为石墨负载。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的一种无级调压电源系统，包括：调功电源部和变压器，其中，变压器的次级线圈和外接电阻高温加热设备连接；调功电源部的输入端和输入电源连接，调功电源部包括n条并联的叠层控制电路，各叠层控制电路中设有可控硅单元，各可控硅单元的输出端分别与变压器的初级线圈的对应抽头连接，n为大于1的整数。由于本电源系统包括了与变压器连接的调功电源部，调压电源部包括多条叠层控制电路，各叠层控制电路中设有可控硅单元，当电阻高温加热设备的负载的电阻值随着温度的变化而变化时，可控硅单元根据电阻高温加热设备的电阻值其导通角变化调节，可以产生较低的谐波以及较高的功率因数，在保证电阻高温加热设备的石墨负载的恒功率运行的同时，能够减少供电损失，提高电阻高温加热设备的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种无级调压电源系统结构示意图；
图2为本发明另一种具体实施方式所提供的一种无级调压电源系统结构示意图；
图3本发明一种实施方式所提供的无级调压电源系统的一组叠层控制模块叠层时，电阻高温加热设备负载端接收到的波形示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种无级调压电源系统，可以保证电阻高温加热设备的石墨负载的恒功率运行，且能够减少供电损失，以提高电阻高温加热设备的效率。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种无级调压电源系统结构示意图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种无级调压电源系统，包括：调功电源部1和变压器2，其中，变压器2的次级线圈和外接电阻高温加热设备3连接；调功电源部1的输入端和输入电源连接，调功电源部1包括n条并联的叠层控制电路，各叠层控制电路中设有根据电阻高温加热设备的负载电阻值进行导通角变化调节的可控硅单元，各可控硅单元的输出端分别与变压器2的初级线圈的对应抽头连接，n为大于1的整数。
由于本电源系统包括了与变压器连接的调功电源部，调压电源部包括多条叠层控制电路，各叠层控制电路中设有可控硅单元，当电阻高温加热设备的负载的电阻值随着温度的变化而变化时，可控硅单元根据电阻高温加热设备的电阻值其导通角变化调节，可以产生较低的谐波以及较高的功率因数，在保证电阻高温加热设备的石墨负载的恒功率运行的同时，能够减少供电损失，提高电阻高温加热设备的效率。
请参考图2，图2为本发明另一种具体实施方式所提供的一种无级调压电源系统结构示意图。
在上述实施方式的基础上，本发明一种实施方式中，当输入电源为三相电源时，调功电源部包括三组叠层控制模块，各叠层控制模块的输入端分别与三相电源的对应输出端连接，各叠层控制模块包括m条相互之间并联的叠层控制电路，m为大于1的整数。
在本实施方式中，各叠层控制模块优选包括2条相互之间并联的叠层控制电路。其中，进一步优选叠层控制电路包括与输入电源连接的保险器件，与保险器件串联的可控硅单元。
如图2所示，本实施方式以输入电源为三相电，且m为2为例进行说明。调功电源部1包括三组叠层控制模块-第一叠层控制模块11、第二叠层控制模块12、第三叠层控制模块13，三组叠层控制模块分别与三相电源的三相输出端连接。每组叠层控制模块包括了两条并联的叠层控制电路，如第一叠层控制模块11包括上叠层控制电路和下叠层控制电路，第一叠层控制模块的两条叠层控制电路分别和变压器第一组抽头的两个抽头连接，其中，第一叠层控制模块11的上叠层控制电路包括串联的上保险器件111和上可控硅单元112，下叠层控制电路包括串联的下保险器件113和下可控硅单元114。
在实际运行中，输入到电阻高温加热设备端的电压波形为各组叠层控制模块中两层电压的叠加，在很大的程度上提高了功率因数，减小了谐波含量。
其中，该系统还包括：采集电阻高温加热设备的负载电阻值，并根据负载电阻值向对应的可控硅单元发送导通角调节控制信号的控制模块。电阻高温加热设备的负载为石墨负载。
如图3所示，图3为一组叠层控制模块叠层时，负载端接收到的波形。
当电阻高温加热设备的负载处于低温阶段时，由于石墨负载电阻率高，此时要达到额定功率则需要高电压。对于非叠层电源系统来说，其输出的波形为完整的正弦波，此时功率因数高、谐波小。对于本实施方式所提供的无级调压电源系统，其高压档输出波形为完整正弦波，此时功率因数高、谐波小。因此在冷态时，即低温阶段，两种电源系统的效果相差不多。
但是当电阻高温加热设备的负载处于中温阶段时，此时负载电阻率较冷态时有小幅下降。此时要达到额定功率则需要的电压较冷态时有所降低。对于非叠层电源系统，此时可控硅单元的导通角α角度比本实施方式所提供的无级调压电源系统的可控硅单元的导通角α大。而α角度越大，电源产生的谐波越高，功率因数越低。因此，在中温阶段，本实施方式所提供的无级调压电源系统在保证电阻高温加热设备的石墨负载的恒功率运行的同时，能够减少供电损失，提高电阻高温加热设备的效率。
当处于高温阶段时，电阻高温加热设备的负载的石墨电阻率进一步降低，基本达到冷态时的一半。因此，要达到额定功率，输出的电压要求更低。如果按照电阻率下降一半计算，那么要达到额定功率，此时的电压需要降低至冷态电压的0.7倍。若无级调压电源系统输出低压时其低压档按照高压档的0.7倍设计，则在高温时，低电压档为完整的正弦波输出，且能够达到额定功率。此时，基本上谐波含量极少、功率因数高。而非叠层电源想要达到额定功率，可控硅单元的导通角很大，产生的谐波很高、功率因数很低。因此，在高温阶段时，本实施方式所提供的无级调压电源系统在保证电阻高温加热设备的石墨负载的恒功率运行的同时，能够减少供电损失，提高电阻高温加热设备的效率。
需要说明的是，正如背景技术部分所述，由于电阻高温加热设备在不同的加热时段其负载电阻率不同，若想保持恒功率就需要在不同的时段提供不同的电压，因此，在本发明的各实施方式中，对无级调压电源系统设计低压档和高压档，甚至还可以设置中压档，每个档位对应的电压不同，根据实际需要进行设计，在此不再赘述。
综上所述，本发明所提供的无级调压电源系统，由于本电源系统包括了与变压器连接的调功电源部，调压电源部包括多条叠层控制电路，各叠层控制电路中设有可控硅单元，当电阻高温加热设备的负载的电阻值随着温度的变化而变化时，可控硅单元根据电阻高温加热设备的电阻值其导通角变化调节，可以产生较低的谐波以及较高的功率因数，在保证电阻高温加热设备的石墨负载的恒功率运行的同时，能够减少供电损失，提高电阻高温加热设备的效率。
以上对本发明所提供的一种无级调压电源系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种无级调压电源系统，其特征在于，包括：调功电源部和变压器，其中，所述变压器的次级线圈和外接电阻高温加热设备连接；所述调功电源部的输入端和输入电源连接，当所述输入电源为三相电源时，所述调功电源部包括三组叠层控制模块，各所述叠层控制模块的输入端分别与所述三相电源的对应输出端连接，各所述叠层控制模块包括m条相互之间并联的叠层控制电路，各所述叠层控制电路中设有根据所述电阻高温加热设备的负载电阻值进行导通角变化调节的可控硅单元，各所述可控硅单元的输出端分别与所述变压器的初级线圈的对应抽头连接，m为大于1的整数；
所述叠层控制电路包括与所述输入电源连接的保险器件，与所述保险器件串联的所述可控硅单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各所述叠层控制模块包括2条相互之间并联的所述叠层控制电路。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：采集所述电阻高温加热设备的负载电阻值，并根据所述负载电阻值向对应的可控硅单元发送导通角调节控制信号的控制模块。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电阻高温加热设备的负载为石墨负载。
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