CN112737368A - 一种高性能整流电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能整流电源装置，由总进线开关柜、PT柜、一级开关柜、自耦变压器、n1个可控整流通道、n2个不控整流通道和输出串并联柜组成，每个整流通道由一台二级交流开关柜、一台延边移相三绕组整流变压器和一台十二脉波整流柜组成；(n1+n2)台整流变压器原边绕组互移30/(n1+n2)电角度；相对于常规三相六脉波整流电源，它具有输出直流电压等级多、独立输出路数多、输出容量高、直流脉动小、直流输出电压可控、交流网侧谐波小、功率因数高、输出容量高、移相角度精度高、调压精度高等优点，特别适用于对整流输出电压等级需求多、品质要求高，以及对交流网侧谐波小、功率因数高的场合使用。

Description

一种高性能整流电源装置
技术领域
本发明属于整流电源技术领域，具体涉及一种高性能整流电源装置。
背景技术
整流电源在工业中应用广泛，如汽车电驱调速系统测试用整流电源，船舶电力推进系统测试用整流电源等。
但对于常规三相六脉波整流电源拓扑来说，存在输出直流电压纹波较大、网侧谐波较高、功率因数低的缺点，而且存在输出电压等级单一，单台输出容量有限等方面的不足，难以满足一些高要求场合使用需求。
发明内容
为克服常规三相六脉波整流电源拓扑系统输出直流电压纹波较大、网侧谐波较高、功率因数低，以及常规整流电源拓扑输出电压等级单一、单台输出容量有限等方面的不足，本发明提供了一种高性能整流电源装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高性能整流电源装置，由一台总进线开关柜、三台PT柜、两台一级开关柜、自耦变压器一和自耦变压器二、n1（n1为偶数）个可控整流通道、n2（n2=1，2，…）个不控整流通道和一台输出串并联柜组成，自耦变压器一和自耦变压器二主要实现输出电压的粗调，一台一级开关柜输出端与对应的自耦变压器一的原边绕组输入端连接，自耦变压器一的输出端与对应的n1个可控整流通道的输入端连接，一台一级开关柜输出端与对应的自耦变压器二的原边绕组输入端连接，自耦变压器二的输出端与对应的n2个不控整流通道的输入端连接；每个可控整流通道由一台二级交流开关柜、一台延边移相三绕组整流变压器和一台十二脉波可控整流柜串联组成，每个十二脉波可控整流柜由两个六脉波可控整流柜组成，二级交流开关柜输出端分别与对应的三绕组整流变压器的原边绕组输入端连接，三绕组整流变压器的两个副边绕组输出端分别与对应六脉波可控整流柜的输入端连接；每个不控整流通道由一台二级交流开关柜、一台延边移相三绕组整流变压器和一台十二脉波不控整流柜串联组成，每个十二脉波不控整流柜由两个六脉波不控整流柜组成，二级交流开关柜输出端分别与对应的三绕组整流变压器的原边绕组输入端连接，三绕组整流变压器的两个副边绕组输出端分别与对应六脉波不控整流柜的输入端连接；所述六脉波可控整流柜和六脉波不控整流柜的输出端与对应输出串并联柜的输入端连接。
所述的一种高性能整流电源装置，每个十二脉波不控整流柜中的两个六脉波不控整流柜的输出端可串联或并联连接，每个十二脉波可控整流柜中的两个六脉波可控整流柜的输出端可串联或并联连接。
所述的一种高性能整流电源装置，其n1+n2台三绕组整流变压器原边绕组互移30/(n1+n2)电角度，与n1一台十二脉波可控整流柜相连接的n1一台三绕组整流变压器原边绕组互移30/n1电角度，以降低系统交流网侧谐波、提高流网侧功率因数。
所述的一种高性能整流电源装置，其六脉波可控整流柜包含2个LC滤波器。
所述的一种高性能整流电源装置，其输出串并联柜采用带载切换开关进行十二脉波不控整流柜和十二脉波可控整流柜之间输出的串并联切换。
本发明的有益效果是：
本发明通过采用多个整流通道增加系统输出功率和独立输出路数、提高系统运行冗余度与可靠性；通过采用(n1+n2)台原边移相30/(n1+n2)电角度三绕组整流变压器、与n1台十二脉波可控整流柜相连接的三绕组整流变压器原边移相30/ n1电角度、每台十二脉波可控整流柜含LC滤波等措施降低交流网侧谐波、提高流网侧功率因数；通过采用单台十二脉波整流柜中两个六脉波整流柜可实现串联或并联连接输出和输出串并联柜等双重措施，实现多种输出直流电压等级；通过采用自耦变压器和可控整流双重调压措施实现多种不同直流输出电压的高精度调节；通过原边绕组延边三角实现高精度移相控制。
相对于常规三相六脉波整流电源，本发明具有输出直流电压等级多、独立输出路数多、直流脉动小、直流输出电压可控、交流网侧谐波小、功率因数高、输出容量高、移相角度精度高、多种不同直流输出电压时调压精度高等优点，特别适用于对整流输出电压等级需求多、品质要求高，以及对交流网侧谐波小、功率因数高的场合使用。
附图说明
图1为本发明第一实施例的拓扑示意图；
图2为本发明第二实施例的拓扑示意图。
各附图标记为：1—总进线开关柜S0，2—PT柜，3—一级开关柜，4—自耦变压器一，5—自耦变压器二，6—二级交流开关柜，7—三绕组整流变压器，8—十二脉波不控整流柜，9—十二脉波可控整流柜，10—输出串并联柜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细说明。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
实施例1
如图1所示，本发明提供的一种高性能整流电源装置，包括一台总进线开关柜1、三台PT柜2、一台自耦变压器一4、一台自耦变压器二5、两个可控整流通道、两个不控整流通道和一台输出串并联柜6；每个可控整流通道由一台二级交流开关柜6、一台延边移相三绕组整流变压器7和一台十二脉波可控整流柜9组成，每个不控整流通道由一台二级交流开关柜6、一台延边移相三绕组整流变压器7和一台十二脉波不控整流柜8组成。
所述的一级开关柜3的输出端分别与对应的自耦变压器的输入端连接；所述的自耦变压器一4的输出端分别与对应的两个可控整流通道的输入端连接，自耦变压器二5的输出端分别与对应的两个不控整流通道的输入端连接；所述的每个整流通道中二级交流开关柜6输出端分别与对应的三绕组整流变压器7的原边绕组输入端连接，三绕组整流变压器7的两个副边绕组输出端分别与对应的十二脉波不控整流柜8/十二脉波可控整流柜9的两个输入端连接；所述的十二脉波不控整流柜8/十二脉波可控整流柜9的输出端根据输出电压需要与对应的输出串并联柜10的输入端连接。
所述的两个六脉波可控整流柜之间串联连接，两个十二脉波可控整流柜之间通过输出串并联柜10实现串联连接；所述的两个六脉波不控整流柜之间串联连接，两个十二脉波不控整流柜之间通过输出串并联柜10实现串联连接。单个六脉波不控整流柜输出直流电压为Udc、直流电流为Idc；每台十二脉波不控整流柜8中两个六脉波不控整流柜串联连接，单个十二脉波不控整流柜8输出直流电压为2Udc、直流电流为Idc；输出串并联柜10中接线连接为串联形式，可有效提高系统输出电压，整个系统输出直流电压可达8Udc、直流电流为Idc。
所述的自耦变压器一4和自耦变压器二5实现输出电压的粗调，十二脉波可控整流柜（含两个LC滤波器）9实现输出电压的细调。
所述的四台三绕组整流变压器7原边绕组互移7.5电角度，其中与两台十二脉波可控整流柜9相连接的两台三绕组整流变压器7原边绕组互移15电角度，以降低系统交流网侧谐波、提高流网侧功率因数。
实施例2
如图2所示，本发明提供的一种高性能整流电源装置，包括一台总进线开关柜1、3台PT柜2、一台自耦变压器一4、一台自耦变压器二5、2个可控整流通道、2个不控整流通道和一台输出串并联柜6；每个可控整流通道由一台二级交流开关柜6、一台延边移相三绕组整流变压器7和一台十二脉波可控整流柜9组成，每个不控整流通道由一台二级交流开关柜6、一台延边移相三绕组整流变压器7和一台十二脉波不控整流柜8组成。
所述的一级开关柜3的输出端分别与对应的自耦变压器的输入端连接；所述的自耦变压器一4的输出端分别与对应的两个可控整流通道的输入端连接，自耦变压器二5的输出端分别与对应的两个不控整流通道的输入端连接；所述的每个整流通道中二级交流开关柜6输出端分别与对应的三绕组整流变压器7的原边绕组输入端连接，三绕组整流变压器7的两个副边绕组输出端分别与对应的十二脉波不控整流柜8/十二脉波可控整流柜9的两个输入端连接；所述的十二脉波不控整流柜8/十二脉波可控整流柜9的输出端根据输出电压需要与对应的输出串并联柜10的输入端连接。
所述的两个六脉波可控整流柜之间并联连接，两个十二脉波可控整流柜之间通过输出串并联柜10实现串联连接；所述的两个六脉波不控整流柜之间并联连接，两个十二脉波不控整流柜之间通过输出串并联柜10实现串联连接。单个六脉波可控整流柜输出直流电压为Udc、直流电流为Idc；每台十二脉波可控整流柜9中两个六脉波可控整流柜并联连接，单个十二脉波可控整流柜9输出直流电压为Udc、直流电流为2Idc；输出串并联柜10中接线连接为串联形式，可有效提高系统输出电压，整个系统输出直流电压可达4Udc、直流电流为2Idc。
所述的自耦变压器一4和自耦变压器二5实现输出电压的粗调，十二脉波可控整流柜（含两个LC滤波器）9实现输出电压的细调。
所述的四台三绕组整流变压器7原边绕组互移7.5电角度，其中与两台十二脉波可控整流柜9相连接的两台三绕组整流变压器7原边绕组互移15电角度，以降低系统交流网侧谐波、提高流网侧功率因数。
实施例1和实施例2的整流电源在输出不同电压时，具有相同的输出功率。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种高性能整流电源装置，其特征在于：由一台总进线开关柜S0（1）、三台PT柜（2）、两台一级开关柜（3）、自耦变压器一（4）和自耦变压器二（5）、n1个可控整流通道、n2个不控整流通道和一台输出串并联柜（10）组成，一台一级开关柜（3）输出端与自耦变压器一（4）的原边绕组输入端连接，自耦变压器一（4）的输出端与可控整流通道的输入端连接，一台一级开关柜（3）输出端与自耦变压器二（5）的原边绕组输入端连接，自耦变压器二（5）的输出端与不控整流通道的输入端连接，其中n1为偶数，n2≥1；
每个可控整流通道由一台二级交流开关柜（6）、一台延边移相三绕组整流变压器（7）和一台十二脉波可控整流柜（9）组成，每个十二脉波可控整流柜（9）由两个六脉波可控整流柜组成，二级交流开关柜（6）输出端分别与对应的三绕组整流变压器（7）的原边绕组输入端连接，三绕组整流变压器（7）的两个副边绕组输出端分别与对应六脉波可控整流柜的输入端连接；
每个不控整流通道由一台二级交流开关柜（6）、一台延边移相三绕组整流变压器（7）和一台十二脉波不控整流柜（8）组成，每个十二脉波不控整流柜（8）由两个六脉波不控整流柜组成，二级交流开关柜（6）输出端分别与对应的三绕组整流变压器（7）的原边绕组输入端连接，三绕组整流变压器（7）的两个副边绕组输出端分别与对应六脉波不控整流柜的输入端连接；
所述六脉波可控整流柜和六脉波不控整流柜的输出端与对应输出串并联柜（10）的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种高性能整流电源装置，其特征在于，每个十二脉波不控整流柜（8）中的两个六脉波不控整流柜的输出端串联或并联连接，每个十二脉波可控整流柜（9）中的两个六脉波可控整流柜的输出端串联或并联连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种高性能整流电源装置，其特征在于，所述的n1+n2台三绕组整流变压器（7）原边绕组互移30/(n1+n2)电角度，与n1一台十二脉波可控整流柜（9）相连接的n1一台三绕组整流变压器（7）原边绕组互移30/n1电角度。
4.根据权利要求1或2所述的一种高性能整流电源装置，其特征在于，所述的六脉波可控整流柜包含两个LC滤波器。
5.根据权利要求1或2所述的一种高性能整流电源装置，其特征在于，所述的输出串并联柜（10）采用带载切换开关进行十二脉波不控整流柜（8）和十二脉波可控整流柜（9）之间输出的串并联切换。
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