CN203911769U - 一种曲折接线型交流调压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及交流稳定电源及变压器领域，具体为一种曲折接线型交流调压装置。一种曲折接线型交流调压装置，包括分别都具有左边柱、中心柱和右边柱的三柱式结构的a相铁心、b相铁心和c相铁心，a相铁心、b相铁心和c相铁心的左边柱、中心柱和右边柱上都缠绕有绕组，调压装置的输出端连接有整流桥，整流桥的直流端连接有可关断电子元件。本实用新型用三只三柱式结构的三相铁心及十八只绕组，并用三只电容器构成了PWM调节电压的主电路；该调压装置具有-50%—15%额定电压调节的较宽范围，同时具有响应时间小于30ms、损耗小于1%、功率因数提高0.1（平均）和造价低的优点。

Description

一种曲折接线型交流调压装置

技术领域

本实用新型涉及交流稳定电源及变压器领域，具体为一种曲折接线型交流调压装置。

背景技术

目前的变压器有载调压与大功率交流调压技术，都局限于不超过正负20%额定电压的调节范围，若将其调节范围进一步扩大，尤其是将负向调节范围超过30%额定电压，现行的调压技术则存在一定的问题。现时的大功率补偿型交流调压器，采用补偿变压器与自耦式调压器两个电磁器件及伺服电机传动的方式来调节输出电压，但其采用两组电磁器件进行调节与补偿的方式，存在响应速度较慢与效率较低的问题。脉冲变压器耦合的开关调压电源，是用开关管受脉冲信号控制而周期性地导通与截止，由此脉冲宽度变化的电压并经变压器耦合，在次级的脉冲电压经整流滤波可得到稳定的直流输出电压，但用其对大功率的交流电压调节则需配加交流变频环节。申请号为00235152.8的中国专利双曲折移相调压器，利用三个组合调压绕组的自耦作用，使其原边绕组发生相位和电压数值的变化，并使其副边绕组发生相应的电压变化，但其对正、负30%以上额定电压范围内的调节，也存在无法进行平滑的调节及结构较复杂的问题。在三相大功率交流调压技术方面，随着城市建设的快速发展与供电质量的提高，尤其是对供电电压瞬间出现大幅度跌落及较大电源容量的场所，如何快速地将电压提升到额定电压值，还是一项具有一定市场需求及研究价值的课题。

发明内容

本实用新型为了解决现有的调压装置的调压范围有限而无法满足城市建设和发展需求的问题，提供了一种曲折接线型交流调压装置。

本实用新型是采用如下的技术方案实现的：一种曲折接线型交流调压装置，包括分别都具有左边柱、中心柱和右边柱的三柱式结构的a相铁心、b相铁心和c相铁心，a相铁心的中心柱上缠绕有绕组Wa4，绕组Wa4的首端和绕组Wa3的尾端连接，b相铁心的中心柱上缠绕有绕组Wb4，绕组Wb4的首端和绕组Wb3的尾端连接，c相铁心的中心柱上缠绕有绕组Wc4，绕组Wc4的首端和绕组Wc3的尾端连接，绕组Wa4的尾端、绕组Wb4的尾端和绕组Wc4的尾端分别为a相、b相和c相的输入端，绕组Wa4的首端、绕组Wb4的首端和绕组Wc4的首端相互连接且连接处作为装置的中性点O；

a相铁心的左边柱上缠绕有绕组Wa2和绕组Wa1，右边柱上缠绕有绕组Wa6和绕组Wa5，b相铁心的左边柱上缠绕有绕组Wb2和绕组Wb1，右边柱上缠绕有绕组Wb6和绕组Wb5，c相铁心的左边柱上缠绕有绕组Wc2和绕组Wc1，右边柱上缠绕有绕组Wc6和绕组Wc5，

绕组Wb1的首端和绕组Wb5的尾端连接，绕组Wb5的首端和绕组Wa6的首端连接，绕组Wa6的尾端和绕组Wa2的首端连接，绕组Wa2的尾端和绕组Wc1的尾端连接，绕组Wc1的首端和绕组Wc5的尾端连接，绕组Wc5的首端和绕组Wb6的首端连接，绕组Wb6的尾端和绕组Wb2的首端连接，绕组Wb2的尾端和绕组Wa1的末端连接，绕组Wa1的首端和绕组Wa5的尾端连接，绕组Wa5的首端和绕组Wc6的首端连接，绕组Wc6的尾端和绕组Wc2的首端连接，绕组Wc2的尾端和绕组Wb1的尾端连接；

绕组Wa4的尾端还和绕组Wb1的尾端连接，绕组Wa3的首端和绕组Wc5的首端连接，绕组Wb4的尾端和绕组Wc1的尾端连接，绕组Wb3的首端和绕组Wa5的首端连接，绕组Wc4的尾端和绕组Wa1的尾端连接，还和绕组Wb2的尾端连接，绕组Wc3的首端和绕组Wb5的首端连接;

绕组Wa5的尾端通过第三电容Co3和绕组Wb6的尾端连接，绕组Wa5的尾端还作为调节点c0和第一单相整流桥的第一输入端连接，绕组Wa6的尾端通过第二电容Co2和绕组Wc5的尾端连接，绕组Wc5的尾端还作为调节点b0和第二单相整流桥的第一输入端连接，绕组Wb5的尾端通过第一电容Co1和绕组Wc6的尾端连接，绕组Wb5的尾端还作为调节点a0和第三单相整流桥的第一输入端连接，第一单相整流桥、第二单相整流桥和第三单相整流桥的第二输入端都和装置的中性点O连接，第一单相整流桥的直流两端和第一可关断电子元件T1连接，第二单相整流桥的直流两端和第二可关断电子元件T2连接，第三单相整流桥的直流两端第三可关断电子元件T3连接，可关断电子元件T1、T2和T3用PWM方式控制；

绕组Wa6的尾端、绕组Wb6的尾端和绕组Wc6的尾端分别为装置的输出端b2、c2和a2。

可关断电子元件的PWM控制方式是本领域的技术人员所公知的控制方式，该控制方式中所用到的电力电子器件也为本领域的技术人员所公知的。

本装置的工作原理是：在a相铁心、b相铁心和c相铁心的中心柱上的绕组联接于三相电源时，各相铁心中心柱上的绕组分别承受不同相位的相电压，各相铁心中心柱上的绕组电流产生的磁通一分为二而分别经两边柱铁心构成回路，并使其两边柱铁心上的绕组电势与中心柱绕组电势形成初始的1：2的电势值比例，从而在六相星形的中心柱绕组与其六个端点之间分别联接串联的两边柱绕组构成了其电势相量为六相星形与六边形组合的初始关系；依据单、三相变压器相位变换的原理，基本恒定的中心柱磁通与两边柱磁通保持方向相反及相位差是π角度的关系，若在边柱磁通的基础上再叠加正向或负向π／2相角的磁通量，例如对调节端c0进行逐渐接近于中性点0的控制时，则在右边柱绕组Wa5的电势相量向超前方向转移、左边柱绕组Wa1的电势相量向滞后方向转移的过程中，使得a三相铁心中的磁通相量接近于对称的三相磁通；绕组Wa6与Wa2、Wb6与Wb2、WC6与WC2三对边柱绕组分别保持电势相位及数值对等及同步发生相位转移，也就是在三个调节端控制其交流端的电压量，从初始的1.732／２输入相电压值向零值的控制中，a2、b2、c2三个输出端的电压值从1.732／２输入相电压值向1.732倍输入相电压值变化；从其调压原理来看，其输出端电压值的上升实质上是用磁通移相方式来改变绕组电势，例如绕组Wa1向中性点接近时，其绕组电流较绕组Wa3与Wa4的电流相量滞后π／2相角，由此负向叠加π／2相角的电流相量使其左或右边柱磁通逐渐向滞后或超前方向转移，并使其磁通数值与中柱磁通接近于相同；在初始的末带负荷及未调节阶段，六个串联绕组支路两两成对而保持其电势相量为正六边形的几何图形，三个输出端较三个输入端保持1.732／２：1的数值比例关系；当三个单相整流桥中的可关断电子元件T1、T2和T3全导通或用三相交流开关将三个调节端短接时，三对左边柱的绕组向滞后方向转移π/3相位角，三对右边柱的绕组向超前方向转移π/3相位角，六对边柱绕组的电势值与中心柱绕组在1：1的匝数比的条件下形成W_c2 与W_b1与W_b5与W_a6、W_a2与W_c1与W_c5与W_b6、W_b2与W_a1与W_a5与W_c6分别的四个绕组电势相量相同，整体为正三角形的几何图形，对应的三个输出端的电压值较初始时升高2倍而与输入端形成1.732：1的电压值比例；在三个单相整流桥的直流端联接三只可关断电子元件构成先整流而后直流斩波的调压电路时，利用其脉冲宽度的变化对其输入端的交流电压进行平滑的调节；可关断电子元件可采用PWM及三角形载波进行的斩波控制，必须在三只电容器的配合下才能进行其快速的通断控制，由联接于调节端与输出端的电容器对可关断电子元件突然截止（断流）时的绕组电感电流形成续流回路，并用此电容器的内补偿作用产生无功电流补偿与输出滤波的综合效应。

本实用新型用三只三柱式结构的三相铁心及十八只绕组，并用三只电容器构成了PWM调节电压的主电路，随其输出端的电压值升高，各铁心边柱中的磁通量由初始的1/2向中心柱磁通值升高，并以其中柱磁通保持不变及边柱磁道相量接近于转移π/3相角的移相调压方式，较抽头式调压具有调节电路简易的优点；该型调压方式具有-50%—15%额定电压调节的较宽范围，同时具有响应时间小于30ms、损耗小于1%、功率因数提高0.1（平均）和造价低的优点。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的接线图。

图2为本实用新型的主电路的调压原理图。

具体实施方式

实施例：一种曲折接线型交流调压装置，包括分别都具有左边柱、中心柱和右边柱的三柱式结构的a相铁心、b相铁心和c相铁心，a相铁心的中心柱上缠绕有绕组Wa4，绕组Wa4的首端和绕组Wa3的尾端连接，b相铁心的中心柱上缠绕有绕组Wb4，绕组Wb4的首端和绕组Wb3的尾端连接，c相铁心的中心柱上缠绕有绕组Wc4，绕组Wc4的首端和绕组Wc3的尾端连接，绕组Wa4的尾端、绕组Wb4的尾端和绕组Wc4的尾端分别为a相、b相和c相的输入端，绕组Wa4的首端、绕组Wb4的首端和绕组Wc4的首端相互连接且连接处作为装置的中性点O；

a相铁心的左边柱上缠绕有绕组Wa2和绕组Wa1，右边柱上缠绕有绕组Wa6和绕组Wa5，b相铁心的左边柱上缠绕有绕组Wb2和绕组Wb1，右边柱上缠绕有绕组Wb6和绕组Wb5，c相铁心的左边柱上缠绕有绕组Wc2和绕组Wc1，右边柱上缠绕有绕组Wc6和绕组Wc5，

绕组Wb1的首端和绕组Wb5的尾端连接，绕组Wb5的首端和绕组Wa6的首端连接，绕组Wa6的尾端和绕组Wa2的首端连接，绕组Wa2的尾端和绕组Wc1的尾端连接，绕组Wc1的首端和绕组Wc5的尾端连接，绕组Wc5的首端和绕组Wb6的首端连接，绕组Wb6的尾端和绕组Wb2的首端连接，绕组Wb2的尾端和绕组Wa1的末端连接，绕组Wa1的首端和绕组Wa5的尾端连接，绕组Wa5的首端和绕组Wc6的首端连接，绕组Wc6的尾端和绕组Wc2的首端连接，绕组Wc2的尾端和绕组Wb1的尾端连接；

绕组Wa4的尾端还和绕组Wb1的尾端连接，绕组Wa3的首端和绕组Wc5的首端连接，绕组Wb4的尾端和绕组Wc1的尾端连接，绕组Wb3的首端和绕组Wa5的首端连接，绕组Wc4的尾端和绕组Wa1的尾端连接，还和绕组Wb2的尾端连接，绕组Wc3的首端和绕组Wb5的首端连接;

绕组Wa5的尾端通过第三电容Co3和绕组Wb6的尾端连接，绕组Wa5的尾端还作为调节点c0和第一单相整流桥的第一输入端连接，绕组Wa6的尾端通过第二电容Co2和绕组Wc5的尾端连接，绕组Wc5的尾端还作为调节点b0和第二单相整流桥的第一输入端连接，绕组Wb5的尾端通过第一电容Co1和绕组Wc6的尾端连接，绕组Wb5的尾端还作为调节点a0和第三单相整流桥的第一输入端连接，第一单相整流桥、第二单相整流桥和第三单相整流桥的第二输入端都和装置的中性点O连接，第一单相整流桥的正端和第一IGBT或IEGT的集电极连接，第一IGBT或IEGT的发射极和第一单相整流桥的负端连接，第二单相整流桥的正端和第二IGBT或IEGT的集电极连接，第二IGBT或IEGT的发射极和第二单相整流桥的负端连接，第三单相整流桥的正端和第三IGBT或IEGT的集电极连接，第三IGBT或IEGT的发射极和第一单相整流桥的负端连接；

绕组Wa6的尾端、绕组Wb6的尾端和绕组Wc6的尾端分别为装置的输出端b2、c2和a2。

具体实施时，a相铁心、b相铁心和c相铁心的中心柱和两边住的横截面相等，三相整流桥和单相整流桥用整流二极管进行整流。

Claims (1)

1.一种曲折接线型交流调压装置，其特征在于包括分别都具有左边柱、中心柱和右边柱的三柱式结构的a相铁心、b相铁心和c相铁心，a相铁心的中心柱上缠绕有绕组Wa4，绕组Wa4的首端和绕组Wa3的尾端连接，b相铁心的中心柱上缠绕有绕组Wb4，绕组Wb4的首端和绕组Wb3的尾端连接，c相铁心的中心柱上缠绕有绕组Wc4，绕组Wc4的首端和绕组Wc3的尾端连接，绕组Wa4的尾端、绕组Wb4的尾端和绕组Wc4的尾端分别为a相、b相和c相的输入端，绕组Wa4的首端、绕组Wb4的首端和绕组Wc4的首端相互连接且连接处作为装置的中性点O；

a相铁心的左边柱上缠绕有绕组Wa2和绕组Wa1，右边柱上缠绕有绕组Wa6和绕组Wa5，b相铁心的左边柱上缠绕有绕组Wb2和绕组Wb1，右边柱上缠绕有绕组Wb6和绕组Wb5，c相铁心的左边柱上缠绕有绕组Wc2和绕组Wc1，右边柱上缠绕有绕组Wc6和绕组Wc5，

绕组Wb1的首端和绕组Wb5的尾端连接，绕组Wb5的首端和绕组Wa6的首端连接，绕组Wa6的尾端和绕组Wa2的首端连接，绕组Wa2的尾端和绕组Wc1的尾端连接，绕组Wc1的首端和绕组Wc5的尾端连接，绕组Wc5的首端和绕组Wb6的首端连接，绕组Wb6的尾端和绕组Wb2的首端连接，绕组Wb2的尾端和绕组Wa1的末端连接，绕组Wa1的首端和绕组Wa5的尾端连接，绕组Wa5的首端和绕组Wc6的首端连接，绕组Wc6的尾端和绕组Wc2的首端连接，绕组Wc2的尾端和绕组Wb1的尾端连接；

绕组Wa4的尾端还和绕组Wb1的尾端连接，绕组Wa3的首端和绕组Wc5的首端连接，绕组Wb4的尾端和绕组Wc1的尾端连接，绕组Wb3的首端和绕组Wa5的首端连接，绕组Wc4的尾端和绕组Wa1的尾端连接，还和绕组Wb2的尾端连接，绕组Wc3的首端和绕组Wb5的首端连接;

绕组Wa5的尾端通过第三电容Co3和绕组Wb6的尾端连接，绕组Wa5的尾端还作为调节点c0和第一单相整流桥的第一输入端连接，绕组Wa6的尾端通过第二电容Co2和绕组Wc5的尾端连接，绕组Wc5的尾端还作为调节点b0和第二单相整流桥的第一输入端连接，绕组Wb5的尾端通过第一电容Co1和绕组Wc6的尾端连接，绕组Wb5的尾端还作为调节点a0和第三单相整流桥的第一输入端连接，第一单相整流桥、第二单相整流桥和第三单相整流桥的第二输入端都和装置的中性点O连接，第一单相整流桥的直流两端和第一可关断电子元件T1连接，第二单相整流桥的直流两端和第二可关断电子元件T2连接，第三单相整流桥的直流两端第三可关断电子元件T3连接，可关断电子元件T1、T2和T3用PWM方式控制；

绕组Wa6的尾端、绕组Wb6的尾端和绕组Wc6的尾端分别为装置的输出端b2、c2和a2。