CN217037055U - 一种基于输入电压波动补偿的高压直流电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于输入电压波动补偿的高压直流电源，包括三相交流输入端Vin、三相PWM整流器U5、三个单向逆变器U6、U7、U8、多绕组升压整流变压器Tm4、多个输出整流器,以及3个单相变压器Tm1、Tm2、Tm3；Vin经三相电线连接至Tm4的输入端，U5的输入端与Vin相接，其输出端与U6、U7、U8共直流母线，U6的输出端连接至Tm1的一次侧，Tm1的二次侧串联于三相电线的A相电线，U7的输出端连接至Tm2的一次侧，Tm2的二次侧串联于B相电线,U8的输出端连接至Tm3的一次侧，Tm3的二次侧串联于C相电线；每个输出整流器均与Tm4二次侧的移相绕组连接，各个输出整流器的输出端串联后为外部负载供电。本实用新型的高压直流电源，能利用小功率变流器实现输入电压波动抑制。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术，尤其是一种基于输入电压波动补偿的高压直流电源。
背景技术
高压直流电源大都采用变压器+不控整流串联+滤波方式实现，但在很多应用场合，输入电网电压存在波动，恶劣环境下波动幅值可达±20％，同时，电网输入可能存在缺相、三相不平衡等现象。此类波动经过升压以后，在高压输出端会成倍放大，为了弥补电网波动，传统做法是在输入侧增加等功率变流器，经整流+可控逆变后，再输入至升压变压器，如下图1所示。
用以上方案实现时，电源输入端需串联一台变流器，将输入交流电压整流为直流后，经可控逆变器输出值整流变压器升压，变压器后端多绕组分别连接不控整流装置，不控整流装置串联后实现最终高压输出，其优势是可通过可控逆变器来抑制或补偿电网电压波动，进而保证最终直流输出的稳定性。
但采用以上方式实现时，变流器的功率需与电源输出的功率容量相当，无疑增加了系统的造价、尺寸，同时，大功率变流器本身的稳定性也直接影响高压直流电源的稳定性。
实用新型内容
本实用新型为改善现有技术的不足之处，而提供一种高压直流电源设计，其能利用小功率变流器实现输入电压波动抑制。
本实用新型的基于输入电压波动补偿的高压直流电源，包括采样控制电路、三相交流输入端Vin、三相PWM整流器U5、三个单向逆变器U6、U7、U8、多绕组升压整流变压器Tm4、多个输出整流器,以及3个串联在输入交流侧的单相变压器Tm1、Tm2、Tm3；三相交流输入端Vin经三相电线连接至多绕组升压整流变压器Tm4的输入端，三相PWM整流器U5的输入端与三相交流输入端Vin相接，其输出端与三个单向逆变器U6、U7、U8共直流母线，单向逆变器U6的输出端连接至单相变压器Tm1的一次侧，单相变压器Tm1的二次侧串联于三相电线的A相电线，单向逆变器U7的输出端连接至单相变压器Tm2的一次侧，单相变压器Tm2的二次侧串联于三相电线中的B相电线,单向逆变器U8的输出端连接至单相变压器Tm3的一次侧，单相变压器Tm3的二次侧串联于三相电线中的C相电线；每个输出整流器均与多绕组升压整流变压器Tm4二次侧中的一个移相绕组连接，各个输出整流器的输出端串联后为外部负载供电；所述采样控制电路分别连接三相PWM整流器U5以及三个单向逆变器U6、U7、U8。
进一步的，所述多绕组升压整流变压器Tm4的一次侧采样星形连接，二次侧每个移相绕组均采用三角连接。
进一步的，每个单向逆变器的输出端均经一LC滤波器后才连接至对于单相变压器。
进一步的，还包括电压传感器，用于采集各个输出整流器的输出端串联后的电压，所述电压传感器与所述采样控制电路相连。
进一步的，所述输出整流器由二极管搭建而成。
相对于现有技术，本实用新型能够达到以下有益效果：
1、系统通过低压稳压部分逆变输出感应电压以补偿或抑制电压波动，整流器及逆变器总功率容量需求根据输入电压波动取定，如输入电压波动范围为±10％，不考虑冗余，逆变器总输出容量只需为总功率容量的10％，而采用传统串联变流器方式实现时，变流器功率容量必须为直流电源输出的全功率。因此，此方式大大降低了功率容量需求，进而降低设备成本、减小设备体积。
2、系统通过并联加感应方式实现电压调节，与串联调节相比，调节部分本身的稳定性对于直流电源本身影响不大，与串联变流器方式相比，设备稳定性大大提升。
所述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的所述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的台件。
在附图中：
图1示出了传统高压直流电源方案；
图2示出了本实用新型的高压直流电源的拓扑结构。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图2所示，本实施例的高压直流电源，包括采样控制电路、三相交流输入端Vin、三相PWM整流器U5、三个单向逆变器U6、U7、U8、多绕组升压整流变压器Tm4、多个输出整流器,以及3个串联在输入交流侧的单相变压器Tm1、Tm2、Tm3。
其中，三相交流输入端Vin经三相电线连接至多绕组升压整流变压器Tm4的输入端，三相PWM整流器U5的输入端与三相交流输入端Vin相接，其输出端与三个单向逆变器U6、U7、U8共直流母线，单向逆变器U6的输出端连接至单相变压器Tm1的一次侧，单相变压器Tm1的二次侧串联于三相电线的A相电线，单向逆变器U7的输出端连接至单相变压器Tm2的一次侧，单相变压器Tm2的二次侧串联于三相电线中的B相电线,单向逆变器U8的输出端连接至单相变压器Tm3的一次侧，单相变压器Tm3的二次侧串联于三相电线中的C相电线；每个输出整流器均与多绕组升压整流变压器Tm4二次侧中的一个移相绕组连接，各个输出整流器的输出端串联后为外部负载供电；采样控制电路分别连接三相PWM整流器U5以及三个单向逆变器U6、U7、U8。
本实施例中，为降低成本，采样控制电路分采用为MCU电路，输出整流器配置为由二极管搭建而成的二极管不控整流器。
进一步的，还设置电压传感器，用于采集各个输出整流器的输出端串联后的电压，电压传感器与采样控制电路相连。
工作时，Vin为电源三相交流输入端，Vout为电源高压直流输出端。三相输入端并联低压稳压部分，稳压部分由三相PWM整流器U5、三个单向逆变器U6、U7、U8、以及3个串联在输入交流侧的单相变压器Tm1、Tm2、Tm3组成。高压串联输出部分由多绕组升压整流变压器Tm4、以及变压器副边多绕组串联的不控整流器U1、U2、U3、U4组成。
系统工作原理是：电源正常工作时，三相交流输入经整流变压器升压后，不控整流装置整流为直流，串联构成高压直流输出。高压直流输出的采样值作为低压稳压部分的控制输入。低压稳压模块将输入三相电压经PWM整流为直流后，以Vout为采样输入，实时调节三个逆变器输出电压，逆变器输出电压分别经过单向变压器形成感应电压，感应电压与输入电压叠加后的电压作为整流变压器的输入，进而达到稳压作用。
当电网电压出现正向波动(即输入电压抬高)时，为保证整流变压器输入稳定，逆变器输出反向电压，经串联变压器输出与输入电压反向叠加，此时低压稳压部分电流逆向流动，形成能量回馈。
当电网电压出现负向波动(即输入电压拉低)时，为保证整流变压器输入稳定，逆变器输出正向电压，经串联变压器输出与输入电压正向叠加，此时低压稳压部分电流正向流动。
三个逆变模块可独立工作，独立调节，当输入电网出现三相不平衡、缺相等故障时，可通过分别调节实现电压修正。
作为改进方案，为实现输出电压波动小，多绕组升压整流变压器Tm4的一次侧采样星形连接，二次侧每个移相绕组均采用三角连接。其中优选地，每个单向逆变器的输出端均经一LC滤波器后才连接至对于单相变压器。
最后应说明的是，本实用新型实施例公开仅为本实用新型较佳实施例而已，仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本实用新型各项实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种基于输入电压波动补偿的高压直流电源，其特征在于：
包括采样控制电路、三相交流输入端Vin、三相PWM整流器U5、三个单向逆变器U6、U7、U8、多绕组升压整流变压器Tm4、多个输出整流器,以及3个串联在输入交流侧的单相变压器Tm1、Tm2、Tm3；
三相交流输入端Vin经三相电线连接至多绕组升压整流变压器Tm4的输入端，三相PWM整流器U5的输入端与三相交流输入端Vin相接，其输出端与三个单向逆变器U6、U7、U8共直流母线，单向逆变器U6的输出端连接至单相变压器Tm1的一次侧，单相变压器Tm1的二次侧串联于三相电线的A相电线，单向逆变器U7的输出端连接至单相变压器Tm2的一次侧，单相变压器Tm2的二次侧串联于三相电线中的B相电线,单向逆变器U8的输出端连接至单相变压器Tm3的一次侧，单相变压器Tm3的二次侧串联于三相电线中的C相电线；
每个输出整流器均与多绕组升压整流变压器Tm4二次侧中的一个移相绕组连接，各个输出整流器的输出端串联后为外部负载供电；
所述采样控制电路分别连接三相PWM整流器U5以及三个单向逆变器U6、U7、U8。
2.如权利要求1所述的基于输入电压波动补偿的高压直流电源，其特征在于:所述多绕组升压整流变压器Tm4的一次侧采样星形连接，二次侧每个移相绕组均采用三角连接。
3.如权利要求2所述的基于输入电压波动补偿的高压直流电源，其特征在于:每个单向逆变器的输出端均经一LC滤波器后才连接至对于单相变压器。
4.如权利要求1所述的基于输入电压波动补偿的高压直流电源，其特征在于:还包括电压传感器，用于采集各个输出整流器的输出端串联后的电压，所述电压传感器与所述采样控制电路相连。
5.如权利要求1所述的基于输入电压波动补偿的高压直流电源，其特征在于:所述输出整流器由二极管搭建而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202123033015.2U CN217037055U (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 一种基于输入电压波动补偿的高压直流电源 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202123033015.2U CN217037055U (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 一种基于输入电压波动补偿的高压直流电源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217037055U true CN217037055U (zh) | 2022-07-22 |
Family
ID=82441063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202123033015.2U Active CN217037055U (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 一种基于输入电压波动补偿的高压直流电源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217037055U (zh) |
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2021
- 2021-12-03 CN CN202123033015.2U patent/CN217037055U/zh active Active
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