CN107786107A - 一种多相整流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多相整流装置，包括：多相整流单元，该多相整流单元连接到多相交流电的任一相；该多相整流单元包括工频整流器、高频逆变器、高频高压隔离变压器、高频高压整流器；工频整流器的输入端连接到多相交流电的对应相，输出端连接到高频逆变器；高频逆变器的输入端连接到工频整流器的输出端；高频高压隔离变压器的低压侧连接到高频逆变器的输出端，用于将高频交流电升压为高频高压交流电；高频高压整流器的输入端连接到高频高压隔离变压器的高压侧，用于将高频高压交流电转换成高压直流电后输出。本发明的装置实现了无工频变压器的电气电位隔离，减少了设备数量和体积重量，输出电压电流灵活，减少了谐波污染。

Description

一种多相整流装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别地，涉及一种多相整流装置。
背景技术
直流电源通常由直流发电机和整流设备提供。交流整流器一般由隔离变压器、整流器和滤波器组成。由于电力系统一般采用三相供电，大容量直流电源一般采用三相整流电源，采用二极管不控整流或晶闸管调相整流，存在大量的谐波污染。单相二极管整流通过高频斩波boost电路、三相整流采用PWM高频整流器消除谐波污染，但是可靠性均有所下降。
一般情况下，大容量直流电源需要进行电气隔离，这需要增加工频隔离变压器，对于高电压直流输出来说，工频隔离变压器体积和重量大，成本高，通常采用单相串级整流。由于PWM整流器耐压较低，不能满足要求，二极管高压整流谐波较大。
目前，在电气试验设备中，经常需要与交流侧隔离的大功率高压直流电源，使用低压三相工频电源，对于谐波污染有一定要求，但是目前的设备尚不能满足其要求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种多相整流装置，实现了无工频变压器的电气电位隔离，减少了设备数量和体积重量，输出电压电流灵活，减少了谐波污染。
为实现上述目的，本发明提供了一种多相整流装置，其特征在于，包括多相整流单元，所述多相整流单元连接到多相交流电的任一相；
其中，所述多相整流单元包括工频整流器、高频逆变器、高频高压隔离变压器、高频高压整流器；
所述工频整流器的输入端连接到所述多相交流电的对应相，输出端连接到所述高频逆变器，用于将所述多相交流电转换成直流电，所述高频逆变器的输入端连接到所述工频整流器的输出端，用于将所述直流电转换成高频交流电，所述高频高压隔离变压器的低压侧连接到所述高频逆变器的输出端，用于将所述高频交流电升压为高频高压交流电；所述高频高压整流器的输入端连接到所述高频高压隔离变压器的高压侧，用于将所述高频高压交流电转换成高压直流电后输出。
其中，所述多相整流单元还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端连接到所述高频高压整流器的输出端，用于将所述高频高压整流器输出的高压直流电滤波后输出。
其中，所述多相整流装置包括多个多相整流单元，每个所述多相整流单元连接到所述多相交流电的一相。
其中，所述多相整流装置包括三个多相整流单元，每个所述多相整流单元连接到所述多相交流电的一相。
其中，三个所述多相整流单元的输出端串联后输出。
其中，三个所述多相整流单元的输出端并联后输出。
其中，所述装置还包括：
所述多相交流电的多相并联后连接到所述多相整流装置的输入端。
其中，所述多个高压高频隔离变压器为一体结构的多相变压器；所述多相变压器的每一个低压端分别连接到每个高频逆变器，每个高压端连接到对应的高频高压整流器。
本发明的多相整流装置，通过使用高频逆变整流和高频变压器实现电气隔离；通过多个单相二极管整流实现高频斩波控制谐波污染；并通过分组串并联，实现输出高电压或大电流直流电源，控制各相输入平衡，从而满足输入输出隔离、大功率、低谐波污染等优点。
此外，本发明在工频整流器和高频逆变器之间不设置滤波元件，并且多相之间互相隔离，能够消除或减小输入端的谐波电流，并使得各相输入电流平衡。同时，通过高频高压隔离变压器，可以实现输入交流电和输出直流电的电气隔离。进一步地，本实施例中，通过在高频高压整流电路上设置滤波电路或在高频高压整流器的输出端外接滤波电路，实现对输出的直流电的滤波，从而实现了高电压或大电流的稳定输出。
附图说明
图1示出了本发明的多相整流装置的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的一个实施例中，提供一种多相整流装置，能够实现无工频变压器的电气电位隔离，减少设备数量和体积重量，输出电压电流灵活，减少谐波污染等优点。
本实施例的一种多相整流装置，包括多相整流单元，该多相整流单元连接到多相交流电的任一相。
其中，所述多相整流单元包括工频整流器、高频逆变器、高频高压隔离变压器、高频高压整流器；
所述工频整流器的输入端连接到所述多相交流电的对应相，输出端连接到所述高频逆变器，用于将所述多相交流电转换成直流电，所述高频逆变器的输入端连接到所述工频整流器的输出端，用于将所述直流电转换成高频交流电，所述高频高压隔离变压器的低压侧连接到所述高频逆变器的输出端，用于将所述高频交流电升压为高频高压交流电；所述高频高压整流器的输入端连接到所述高频高压隔离变压器的高压侧，用于将所述高频高压交流电转换成高压直流电后输出。
上述实施例中，可以有多种实现方式，一个实施例中，多相整流装置包括多个多相整流单元，每个所述多相整流单元连接到所述多相交流电的一相，并且多个多相整流单元的输出端串联或并联后输出。
具体地，以多相整流装置包括多个多相整流单元为例，以下详细说明本发明实施例的多相整流装置。
一个实施例中，多相整流装置的多个多相镇流单元中的高压高频隔离变压器可以为一体结构的多相变压器；所述多相变压器的每一个低压端分别连接到每个高频逆变器，每个高压端连接到对应的高频高压整流器。另外，也可以使用多个单相变压器分别连接到每一相的相应电路中。
另一个实施例中，多相交流电的多相可以并联后连接到多相整流装置的输入端。此外，也可以进行缺相输入，即将三相交流电源中的其中一相或两相各自连入到一个多相整流单元中，具体的连接方式可以根据具体的使用设置，在此不做具体的限定。
进一步地，上述实施例的多相整流单元还包括滤波电路，滤波电路的输入端连接到所述高频高压整流器的输出端，用于将所述高频高压整流器输出的高压直流电滤波后输出。
其中，本发明的多相整流装置，通过使用高频逆变整流和高频变压器实现电气隔离；通过多个单相二极管整流实现高频斩波控制谐波污染；并通过分组串并联，实现输出高电压或大电流直流电源，控制各相输入平衡，从而满足输入输出隔离、大功率、低谐波污染等优点。
以下以三相交流电分别连接单个多相整流单元为例，具体说明本发明的多相整流装置。
图1示出了本发明的多相整流装置的结构示意图。
本实施例中，如图1所示，三相交流电的每一相连接一个多相整流单元，并且设定三相交流电的每一相的输出电压为400V，功率为50Hz。
对于连接到每一相的多相整流单元，以a相为例，工频整流器10将输入的低压交流电Ua转换为低压直流电，如转为560V的直流电，高频逆变器20连接到工频整流器10的输出端，将输入的低压低压直流电转换为1-100kHz的高频交流电。
高频高压隔离变压器30将接收的高频交流电升压为高压高频交流电，并且高频高压隔离变压器30能够隔离低压和高压侧的电气电位。
高频高压隔离变压器30输出的高频高压交流电输入高高频整流器后，高频整流器将高频高压交流电整流形成直流电源，如当高频高压隔离变压器的变比为k时，则高频整流器输出的直流电为k*560V。
另外，三相交流母线的其他两项的连接线路以及参数可以参考上述a相线路进行相应的设置，在此不再赘述。
进一步地，本实施例中，三个高频整流器的输出端根据实际的使用需要，可以并联也可以串联，如当高频整流器的输出端串联输出时，其总的输出电压为3k*560V；当高频整流器的输出端并联输出时，其总的输出电压k*560V，并且当并联输出时，其输出电流为单相高频整流器输出端输出的电流的3倍。
另外，本实施例中，在高频高压整流器40的输出端还连接有滤波电路50，该滤波电路用于对高频高压整流器40输出的高压直流电滤波。
在进一步的实施例中，可以在高频高压整流器40上设置滤波电路，从而可以不适用上述滤波电路50也可以实现对输出的高压直流电滤波。
需要说明的是，本发明的实施例中，使用的整流器、逆变器、变压器以及滤波器等都可以使用现有的电路元件设计，通过采用不同的连接方式，以实现对交流母线输出的交流电进行整流、滤波等功能，消除或减小交流输入侧的谐波电流，实现高电压或大电流的输出。
根据上述实施例可知，本发明提出的多相整流装置，采用多套单相整流、逆变、隔离升压、整流系统串联或并联运行，可以实现多相平衡输入，输入输出隔离，控制输出电压，减少整流谐波的优点，采用高频变压器，重量轻，体积小。
此外，本发明在工频整流器和高频逆变器之间不设置滤波元件，并且多相之间互相隔离，能够消除或减小输入端的谐波电流，并使得各相输入电流平衡。同时，通过高频高压隔离变压器，可以实现输入交流电和输出直流电的电气隔离。进一步地，本实施例中，通过在高频高压整流电路上设置滤波电路或在高频高压整流器的输出端外接滤波电路，实现对输出的直流电的滤波，从而实现了高电压或大电流的稳定输出。
进一步地，本发明的多相整流装置包括多个多相整流单元，在制作时，可以将每个多相整流单元封装成一体化模块，在使用时，根据具体的需要，将多个多相整流单元串联或并联来实现具体的整流功能，从而在使用时可以减少设备数量和体积重量，提高利用率。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种多相整流装置，其特征在于，包括多相整流单元，所述多相整流单元连接到多相交流电的任一相；
其中，所述多相整流单元包括工频整流器、高频逆变器、高频高压隔离变压器、高频高压整流器；
所述工频整流器的输入端连接到所述多相交流电的对应相，输出端连接到所述高频逆变器，用于将所述多相交流电转换成直流电；所述高频逆变器的输入端连接到所述工频整流器的输出端，用于将所述直流电转换成高频交流电；所述高频高压隔离变压器的低压侧连接到所述高频逆变器的输出端，用于将所述高频交流电升压为高频高压交流电；所述高频高压整流器的输入端连接到所述高频高压隔离变压器的高压侧，用于将所述高频高压交流电转换成高压直流电后输出。
2.根据权利要求1所述的多相整流装置，其特征在于，所述多相整流单元还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端连接到所述高频高压整流器的输出端，用于将所述高频高压整流器输出的高压直流电滤波后输出。
3.根据权利要求1所述的多相整流装置，其特征在于，所述多相整流装置包括多个多相整流单元，每个所述多相整流单元连接到所述多相交流电的一相。
4.根据权利要求3所述的多相整流装置，其特征在于，所述多相整流装置包括多个多相整流单元，每个所述多相整流单元连接到所述多相交流电的一相。
5.根据权利要求3所述的多相整流装置，其特征在于，多个所述多相整流单元的输出端串联后输出。
6.根据权利要求3所述的多相整流装置，其特征在于，多个所述多相整流单元的输出端并联后输出。
7.根据权利要求1所述的多相整流装置，其特征在于，所述装置还包括：所述多相交流电的多相并联后连接到所述多相整流装置的输入端。
8.根据权利要求1所述的多相整流装置，其特征在于，所述多个高压高频隔离变压器为一体结构的多相变压器；所述多相变压器的每一个低压端分别连接到每个高频逆变器，每个高压端连接到对应的高频高压整流器。
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