CN107017783B - 保持输出电压恒定的配电变压器 - Google Patents

保持输出电压恒定的配电变压器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种保持输出电压恒定的配电变压器。包括主变压器，其特征在于，还包括辅助变压器，主变压器的低压输出端经调压器连接辅助变压器的原边，调压器至少由1个单相调压电路构成，单相调压电路的输入端连接有依次串联的4个IGBT管组成的IGBT管组，其中第一、三IGBT管同向导通，第二、四IGBT管反向导通，第二、三IGBT管通过滤波电路连接单相调压电路的调压器的输出端。在基本上不变动原有配电变压器的设置下加了一台辅助变压器，辅助变压器的原边由调压器供电，电压连续可调，并可改变极性，保证了恒定输出电压。

Description

保持输出电压恒定的配电变压器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种保持输出电压恒定的配电变压器。
背景技术
随着工业技术及生活水平的不断提高，大量精密仪器及高质量电器的使用对配电网的供电质量也提出了更高的要求。现有的配电变压器的输出电压，随着负载的变化和输入端电压的变化而不断变化。输出电压的不稳定造成用电设备的效率、寿命、性能等的下降。现有的配电变压器大多设有无载分接头开关，但它们并不能解决输出电压恒定的问题。很少数变压器设有有载分接头开关，但它们成本很高、体积很大、不能连续调压、不适用于经常调压，因此它们也不适用于解决输出电压恒定的问题。
发明内容
针对现有技术中存在配电变压器输出电压不稳、调压状况比较多等缺陷，本发明提供一种电路简单但又实现持输出电压恒定的配电变压器。
为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
保持输出电压恒定的配电变压器，包括主变压器，还包括辅助变压器，主变压器的低压输出端经调压器连接辅助变压器的原边，调压器为三相调压器，三相调压器由3个单相调压电路接成Y接法构成，单相调压电路的输入端连接有依次串联的IGBT管G1、IGBT管G2、IGBT管G3和IGBT管G4组成的IGBT管组，其中IGBT管G1、G3同向导通，IGBT管G2、G4反向导通，IGBT管G2、G3的连接处通过滤波电路连接单相调压电路的调压器的输出端；每相调压电路的输出端通过切换保护电路连接辅助变压器的原边；辅助变压器的原边还并联有辅助保护电路，辅助保护电路使辅助变压器为Y型接法；辅助保护电路由两组的1个晶闸管和8个二极管组成，每组中的二极管构成了一个三相四线的整流桥，一组整流桥的第一相、第二相和第三相桥臂的中点分别连接至辅助变压器的原边的每个绕组的一端，另一组整流桥的第一相、第二相和第三相桥臂的中点分别连接至辅助变压器的原边的每个绕组的另一端，两组整流桥的第四相桥臂的中点均连接至零线，晶闸管并联在整流桥的两端，晶闸管控制整流桥的通断。
作为优选，切换保护电路由4个晶闸管Th1、Th2、Th3、Th4组成，晶闸管Th1、Th2反向并联后连接在滤波电路和辅助变压器的原边绕组的一端，晶闸管Th3、Th4反向并联，晶闸管Th1、Th2与晶闸管Th3、Th4并联后连接在滤波电路和辅助变压器的原边绕组的另一端。
作为优选，调压器的输入端由主变压器供电，且辅助变压器的副边与主变压器的副边串接。
作为优选，辅助变压器的副边连接到与调压器的输入端。
按本发明的技术方案，在基本上不变动原有配电变压器的设置下加了一台辅助变压器，辅助变压器的原边由调压器供电，电压连续可调，并可改变极性。辅助变压器的副边串接到配电变压器的副边，使辅助变压器提供了一个附加电压，补偿配电变压器副边的电压升降，保证以恒压供电给负载，改变调压器的电压和极性，就可以改变附加电压的大小和极性。调压器的输入端由配电变压器的副边供电，或者可以由补偿后的负载电压供电。而且采用调压器为能四象限运行的、可连续调压的三相调压器，保证了恒定输出电压。
附图说明
图1为实施例1的电路结构图。
图2为实施例2的电路结构图。
图3为实施例3的电路结构图。
具体实施例
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1
如图1所示，保持输出电压恒定的配电变压器，包括主变压器，还包括辅助变压器5，主变压器的低压输出端经调压器1连接辅助变压器5的原边，调压器的输入端由主变压器供电，且辅助变压器5的副边与主变压器的副边串接。
调压器1至少由1个单相调压电路构成，本实施例中调压器由1个单相调压电路沟通，单相调压电路的输入端连接有依次串联的IGBT管G1、IGBT管G2、IGBT管G3和IGBT管G4组成的IGBT管组2，其中IGBT管G1、G3同向导通，IGBT管G2、G4反向导通，IGBT管G2、G3通过滤波电路3连接单相调压电路的调压器的输出端。本实施例中的调压器由单向调压电路构成，且单相调压电路的输出端通过切换保护电路4连接辅助变压器5的原边。切换保护电路4由4个晶闸管Th1、Th2、Th3、Th4组成，晶闸管Th1、Th2反向并联，晶闸管Th3、Th4反向并联，晶闸管Th1、Th2与晶闸管Th3、Th4并联。
当调压器1的输入端输入可切换的正、负交流电压时，IGBT管G1、G3和IGBT管G2、G4可实现轮流通断，即输入端为正交流电压时，IGBT管G2、G4导通，IGBT管G1、G3轮流通断，即IGBT管G2、G4处于常通状态；只用调节IGBT管G1和G3的轮流通断比例就可以得到所要的输出电压+Udout。若输入端为负交流电压时，IGBT管G1、G3是始终导通的，即G1、G3处于常通状态，IGBT管G2、G4轮流通断。只用调节G2和G4的轮流通断比例，就可以得到所要的-Udout。据此，就可以获得在第一和第二象限和第三和第四象限运行的能四象限运行调压器，且该调压器还是连续可调的。因此为配电变压器输保持输出恒定电压奠定了基础。本实施例中，，调压器的输出端通过切换保护电路4连接辅助变压器5的原边。切换保护电路4由4个晶闸管Th1、Th2、Th3、Th4，组成，晶闸管Th1、Th2反向并联，晶闸管Th3、Th4反向并联，晶闸管Th1、Th2与晶闸管Th3、Th4并联。
当晶闸管Th1、Th2导通，晶闸管Th3、Th4阻断时附加ΔU2与U2同相。反之Th3、Th4导通，Th1、Th2阻断则ΔU2与U2反相。即上述晶闸管可以达到切换辅助变压器的极性作用，在上述晶闸管切换时须首先将调压器输出电压调到零，再将晶闸管全部短接，再切换，这套晶闸管还有另一个作用，即当有故障时用于短接辅助变压器，以保证负载不停电。当调压器的电流大到保护动作值时全部晶闸管导通，同时调压器的全部IGBT断开，同时断开调压器输入端的接触器。此时辅助变压器被短接，保证配电变压器继续不停止供电，不过没有调压作用。即使调压器损坏，配电变压器也不会停止供电。如果有备用调压器则可以在不停电情况下更换损坏的调压器。
实施例2
保持输出电压恒定的配电变压器，包括主变压器，还包括辅助变压器5，主变压器的低压输出端经调压器1连接辅助变压器5的原边。
如图2所示，本实施例中，调压器1为三相调压器,即三相调压器由3个单相交流调压电路接成Y接法，每相交流调压电路的输入端连接有依次串联的IGBT管G1、IGBT管G2、IGBT管G3和IGBT管G4组成的IGBT管组2，其中IGBT管G1、G3同向导通，IGBT管G2、G4反向导通，IGBT管G2、G3通过滤波电路3连接每相交流调压电路的输出端。每相调压电路可以独立调节以保持三相平衡，消除负序电压和零序电压。该调压电路可以依据输入电压，以及IGBT管G1、G3和IGBT管G2、G4的切换频率实现能四象限运行的、可连续调压的三相调压器，为能保持输出电压恒定保证了基础。图2中只具体画出A相，其他两相是类似的，以虚线表示之。
本实施例中，辅助变压器的副边串接到主变压器的输出端，且调压器的输入端由主变压器供电。如果主变压器的输出端电压为U2，辅助变压器副边输出电压为ΔU2，则串接了辅助变压器后它的输出电压变为U2’＝U2±ΔU2。±ΔU2。±ΔU2表示辅助变压器的副边电压可以与U2同相，也可以反相。它用以补偿U2的变化，使最后的输出电压U2’保持恒定。
辅助变压器的容量和原边/副边匝比决定于ΔU2与U2的比值。譬如要求补偿调压范围为约10％，即ΔU2/U2＝10％，则辅助变压器的容量约为主变压器的10％，副边与原边的匝比为k＝0.1。调压范围U2＝0.909U2’～1.111U2’，即主变压器的输出电压在要求的恒定电压的90.9％到111％范围内均可调到恒定电压U2’。
本实施例中，三相调压器的每相的输出端通过切换保护电路4连接辅助变压器5的原边。辅助变压器5的原边还并联有辅助保护电路6。
切换保护电路4由4个晶闸管Th1、Th2、Th3、Th4，组成，晶闸管Th1、Th2反向并联，晶闸管Th3、Th4反向并联，晶闸管Th1、Th2与晶闸管Th3、Th4并联。
当晶闸管Th1、Th2导通，晶闸管Th3、Th4阻断时附加ΔU2与U2同相。反之Th3、Th4导通，Th1、Th2阻断则ΔU2与U2反相。即上述晶闸管可以达到切换辅助变压器的极性作用，在上述晶闸管切换时须首先将调压器输出电压调到零，再将晶闸管全部短接，再切换，这套晶闸管还有另一个作用，即当有故障时用于短接辅助变压器，以保证负载不停电。当调压器的电流大到保护动作值时全部晶闸管导通，同时调压器的全部IGBT断开，同时断开调压器输入端的接触器。此时辅助变压器被短接，保证配电变压器继续不停止供电，不过没有调压作用。即使调压器损坏，配电变压器也不会停止供电。如果有备用调压器则可以在不停电情况下更换损坏的调压器。
为了保证辅助变压器的Y型接法，辅助变压器5的原边还并联有辅助保护电路6。辅助保护电路6由两组的1个晶闸管和8个二极管组成。每组中的二极管构成了一个三相四线的整流桥，其中晶闸管控制整流桥的通断。具体为辅助的保护线路由晶闸管Th13和八个二极管D1～D8构成一组，另一组由晶闸管Th14和八个二极管D9～D16构成，每组中的二极管构成了一个三相四线的整流桥，其中晶闸管可以整流桥的输出短路。此线路在正常工作情况下只有一组导通，保证辅助变压器的原边构成Y型接法，在过电流保护时两组同时导通，配合所述的晶闸管Th1、Th2、Th3、Th4旁路过大的电流。即1.当晶闸管导通时，这四条线的电位就相同，形成了辅助变压器Y型接法的中点，分别导通两组的晶闸管就实现了变压器绕组的首尾对调，从而实现了升压到降压或者反过来的转换。2.同时导通两组晶闸管，相当于将变压器原边的短路，从而实现了过载保护。
实施例3
如图3所示，其基本电路图结构与实施例2相同，不同之处，在于辅助变压器5的副边连接到与三相调压器的输入端，三相调压器的输入端直接由补偿后的负载电压供电。
总之，以上仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (4)

1.保持输出电压恒定的配电变压器，包括主变压器，其特征在于，还包括辅助变压器(5)，主变压器的低压输出端经调压器(1)连接辅助变压器(5)的原边，调压器(1)为三相调压器，三相调压器由3个单相调压电路接成Y接法构成，单相调压电路的输入端连接有依次串联的IGBT管G1、IGBT管G2、IGBT管G3和IGBT管G4组成的IGBT管组(2)，其中IGBT管G1、G3同向导通，IGBT管G2、G4反向导通，IGBT管G2、G3的连接处通过滤波电路(3)连接单相调压电路的输出端；3个单相调压电路的输出端分别通过切换保护电路(4)连接辅助变压器(5)的原边的三个绕组；辅助变压器(5)的原边连接有辅助保护电路(6)，辅助保护电路(6)使辅助变压器(5)的原边的三个绕组为Y型接法；辅助保护电路(6)由两组的1个晶闸管和8个二极管组成，每组中的8个二极管构成了一个三相四线的整流桥，一组整流桥的第一相、第二相和第三相桥臂的中点分别连接至辅助变压器(5)的原边的每个绕组的一端，另一组整流桥的第一相、第二相和第三相桥臂的中点分别连接至辅助变压器(5)的原边的每个绕组的另一端，两组整流桥的第四相桥臂的中点均连接至零线，晶闸管并联在整流桥的两端，晶闸管控制整流桥的通断。
2.根据权利要求1所述保持输出电压恒定的配电变压器，其特征在于，切换保护电路(4)由4个晶闸管Th1、Th2、Th3、Th4组成，晶闸管Th1、Th2反向并联后连接在滤波电路(3)和辅助变压器(5)的原边绕组的一端，晶闸管Th3、Th4反向并联，晶闸管Th3、Th4并联后连接在滤波电路(3)和辅助变压器(5)的原边绕组的另一端。
3.根据权利要求1所述保持输出电压恒定的配电变压器，其特征在于，调压器的输入端由主变压器供电，且辅助变压器(5)的副边与主变压器的副边串接。
4.根据权利要求1所述保持输出电压恒定的配电变压器，其特征在于，辅助变压器(5)的副边连接到调压器的输入端。
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