CN106936322A - 复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路，它包括：整流变压器、平衡电抗器、多个整流器件及其触发电路组成的高性能电力电子变换基础电路，它解决了传统相控整流电路一直以来难以解决的两大难题：调低输出直流电压时功率因数低，输出电流小、谐波大、对电网污染大的问题。本发明的可控整流电路可应用于多种可控整流设备中，用来提高整流设备中整流变压器和整流器件的利用率、提高功率因数和整流效率、减少谐波及其对电网的污染。它吸取了现有带平衡电抗器双反星形可控整流电路输出电流大的优点，同时也克服了整流绕组利用率低的缺点，在制造设备时有很好节材效果，应用设备时有显著节能和减少谐波污染效能，有很好的经济效益，社会节能和减少谐波电流排放效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种将三相交流电变换成直流电的可控整流电路及应用它设计制造的高功因数的节能、减材、少谐波的可控整流设备。
背景技术
三相电源中使用的可控整流电路有三相半波、六相半波、带平衡电抗器双反星形、三相桥式等，应用得最多的是三相桥式可控整流电路和带平衡电抗器双反星形可控流电路，前者输出电流小，后者整流绕组利用率低。已有的可控整流电路它们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，用已有可控整流电路设计制造整流设备，为使其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。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种将三相交流电变换成直流电的大功率可控整流电路及应用它设计制造的高功因数的减材、节能、谐波电流对电网污染小可控整流设备。
本发明的第一个目的在于提供一种减少整流变压器容量，提高功率因数、提高效率和减少谐波的可控整流电路，它在调压范围具有2个最佳功率因数点的可控整流电路。本发明的第二个目的用它来设计制造高功率因数的大功率可控整流设备和调低电压输出直流电流可以增大的可控整流设备。本发明的第三个目的在于为今后电工、电力电子技术教科书提供一种高功率因数绿色相控整流电路。
为了实现上述目的，本发明提供一种复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路，它包括：a)一个变换电压的三相整流变压器，其初级绕组用于连至三相交流电源，其次级整流绕组用于连成正反双星形；b)一个用于提高整三相整流变压器次级流绕组和整流器件利用率的带有中心抽头的平衡电抗器；c)13个整流器件，包括二极管和晶闸管，其特征在于，所述13个整流器件包括：6个第一整流器件和7个第二整流器件，每一器件有一导通状态和不导通状态，其中，3个第一整流器件阴极与平衡电抗器的一个端头连接，另3个第一整流器件阴极与平衡电抗器的另一个端头连接，平衡电抗器中心抽头与直流电压输出正端连接，6个第一整流器件的阳极分别与双反星形绕组的6个端头连接；7个第二整流器件阳极均与直流输出负端连接，其中，6个第二整流器件阴极分别与双反星形绕组的6个端头连接，每个双反星形绕组的端头上连接有1个上述的第一整流器件的阳极和上述的第二整流器件的阴极，另1个第二整流器件阴极与双反星形绕组两个中性点连接，其阳极与直流输出负端连接，d)在同一周期内有2个有相位差的触发信号分别控制第一整流器件和第二整流器件的导通角，实现调节整流电路输出直流电压的同时，达到调节功率因数最佳的目的。
本发明的带平衡电抗器复式双反星形可控整流电路有两种电路，第一种是13个晶闸管，或1个二极管和12个晶闸管组成的从零起调的可控整流电路，它在同一周期内要有2个有相位差的触发控制，输出电压是两个控制角的多值函数，对应于一个输出电压有众多功率因数可供选择，因此，能实现在调节调出直流电压的同时，还可实现调节功率因数使其达到最佳值。第二种电路是7个二极管和6个晶闸管织成的半电压起调的可控整流电路，它只有1个触发信号，不能同时调节功输出电压和功率因数，但其功率因数在整个调压范围内都远远高于传统相控整流电路。
附图说明
附图1是复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路之一。附图2复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路之二。附图3是复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路之三。其中：B是三相整流变压器、L是平衡电抗器，D为二极管，V为晶闸管。
具体实施方式
为了进一步了解本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
由附图1可知：三相整流变压器3个初级绕组三角形连接，带中心抽头的3个整流绕组连接成双反星形，1)由平衡电抗器、双反星形绕组、7个晶闸管(V7～V13)及其触发信号组成1个低压输出的带平衡电抗器双反星形可控整流电路，在两个直流输出端(1、2)输出可控整流电压，在零触发时有一个最佳功率因数点，其最大输出电流等效于6个次级绕组并联输出。2)在晶闸管(V7～V12)全导通的情况下，再给另6个晶闸管(V1～V6)迟后的触发信号时，3个次级整流绕组(a-a′、b-b′、c-c′)、12个晶闸管(V7～V12)与平衡电抗器又组成一个高压带平衡电抗器双反星形可控整流电路，也在同两个直流输出端(1、2)输出可控整流电压，在零触发时也有1个最佳功率因数点，其最大输出电流为3个绕组并联输出，由此可知：本发明的复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路的最大输出电流在半电压点，它能输出接近于2倍最高电压输出的最大电流值，因此，它在调输出电压时，不但有比传统相控整流电路高得多的功率因数，而且在调低输出电压时即使是电阻性负载，其允许最大输出电流不但不会减小，还可以增加的优点，这是所有传统相控整流电路都无法做到的。3)应特别指出：如果不给连接在中性点晶闸管V13触发信号，本发明就是带平衡电抗器双反星形三相全控桥可控整流电路，它只在最高电压有1个最佳功率因数点。4)如果给连接在中性点晶闸管V13替代二极管D，那就是附图2所示的复式带平衡电抗器双反星可控整流电路。
附图3可知：它是将附图1中的7个晶闸管(V7～V13)换成7个二极管(D1～D7)，它是一种从半电压起调的复式带平衡电抗器双反星可控整流电路。
应特别指出的是近十多年来制造整流变压器铜线和钢材价上数倍甚至数十倍，而晶闸管、整流二极管和触发控制电路价格和成本大幅度降低。制造可控整流装置的主要成本就决定于整流变压器的额定容量。器件采用模块，触发控制电路采用集成电路，它们在整个整流设备成本中占的比例很低。因此，应用本发明的复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路制造整流设备与应用经典电路制造输出额电流和额定电压相同的设备相比，达到生产单位节材、使用单位节电，电网减少谐波电流污染的目的，因此，使用本发明电路设计制造的整流器称为新一代绿色相控整流器，绿色相控整流器必将替代传统相控整流器，全面实施本发明后具有巨大经济效益和社会节能环保效益。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (7)
1.复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路，它包括：a)1个变换电压的三相整流变压器，其初级绕组用于连至三相交流电源，其次级整流绕组用于连成正反双星形；b)1个用于提高整三相整流变压器次级流绕组和整流器件利用率的带有中心抽头的平衡电抗器；c)13个整流器件，包括二极管和晶闸管，其特征在于，所述13个整流器件包括：6个第一整流器件和7个第二整流器件，每一器件有一导通状态和不导通状态，其中，3个第一整流器件阴极与平衡电抗器的一个端头连接，另3个第一整流器件阴极与平衡电抗器的另一个端头连接，平衡电抗器中心抽头与直流电压输出正端连接，6个第一整流器件的阳极分别与双反星形绕组的6个端头连接；7个第二整流器件阳极均与直流输出负端连接，其中，6个第二整流器件阴极分别与双反星形绕组的6个端头连接，每个双反星形绕组的端头上连接有1个上述的第一整流器件的阳极和上述的第二整流器件的阴极，另1个第二整流器件阴极与双反星形绕组2个中性点连接，其阳极与直流输出负端连接，d)在同一周期内有两个有相位差的触发信号分别控制第一整流器件和第二整流器件的导通角。
2.根据权利要求1所述的复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路，其特征在于：上述的第一整流器件和第二器件是晶闸管。
3.根据权利要求1所述的复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路，其特征在于：上述与中性点连接的第二整流器件是1个整流二极管。
4.根据权利要求1所述的复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路，其特征在于：上述的第二整流器件是7个整流二极管。
5.根据权利要求1所述的复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路，其特征在于：上述整流器件触发信号是在同一同期内有2个有相位差的双反星形触发信号。
6.根据权利要求1所述的复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路，其特征在于：有两个最佳功率因数，一个在最高输出电压点，另一个在半电压输出点。
7.根据权利要求1所述的复式带平衡电抗器双反星形可控整流电路，其特征在于：调低输出直流电压时，其最大输出直流电流可以增大的可控整流设备。
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