專利名稱：一種高能量回饋型電子負(fù)載裝置的主電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高能量回饋型電子負(fù)載裝置的主電路，屬于電氣自動化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
各種電源設(shè)備如各種直流電源、交流電源、變頻器、逆變電源等在進行負(fù)載試驗時，一般采用電阻負(fù)載，試驗時能量全部損耗在電阻中，造成大量的能源浪費。
在能量回饋型電子負(fù)載中，一般采用可控硅逆變方式，這種方式對電網(wǎng)的諧波污染大。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種高能量回饋型電子負(fù)載裝置的主電路，以克服現(xiàn)有采用可控硅做逆變器的能量回饋電子負(fù)載諧波污染大等不足。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是包括三相全橋二極管整流器、軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器、三相電壓型逆變器、三個交流限流電抗器，所述三相全橋二極管整流器的交流輸入接到被試驗交流電源，直流輸出接到軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器的直流輸入端；軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器的直流輸出端接到三相電壓型逆變器的直流輸入端；三相電壓型逆變器的三個交流輸出端經(jīng)三個交流限流電抗器接到電網(wǎng)。
上述的軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器包括升壓儲能電抗器、兩只IGBT開關(guān)器件、反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路、升壓續(xù)流二極管、輸出直流電容器，所述升壓儲能電抗器一端接三相全橋二極管整流器的正輸出端，另一端接反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路的輸入端，反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路的一個輸出端接升壓續(xù)流二極管的陽極，另一個輸出端接升壓續(xù)流二極管的陰極和輸出直流電容器的正極，兩個IGBT開關(guān)器件的集電極并接到反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路的輸入端，兩個IGBT開關(guān)器件的發(fā)射極接直流電容器的負(fù)極、三相全橋二極管整流器的負(fù)輸出端及反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路的公共端，兩個IGBT開關(guān)器件的控制端分別接脈沖寬度調(diào)制脈沖。
上述的兩只IGBT開關(guān)器件采用脈沖寬度調(diào)制，且驅(qū)動脈沖相位相差180度，使得總的升壓開關(guān)工作頻率為每只IGBT工作頻率的兩倍。
本實用新型由于采用上述方案，三相全橋二極管整流器、三相電壓型逆變器、三個交流限流電抗器，三相全橋二極管整流器將被試驗交流電源輸出的三相交流電壓整流成直流電壓，經(jīng)過軟開關(guān)升壓電路升壓變換器升壓，然后由三相電壓型逆變電路及交流限流電抗器，將電能逆變回電網(wǎng)。由于采用了升壓變換，因此輸入的交流電源和直流電源允許較大的變化范圍。本實用新型可以適應(yīng)直流或交流電源進行負(fù)載試驗，并且可適應(yīng)的電源電壓范圍大，輸入到電網(wǎng)的電流諧波含量小等。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理作進一步的說明。


圖1是本實用新型的構(gòu)成原理圖。
具體實施方式
參見見圖1，圖中，由二極管DR1-DR6組成的整流橋?qū)⒈辉囼灲涣麟娫摧敵龅娜嘟涣麟妷赫鞒芍绷麟妷?，?jīng)過電抗器L1、IGBT器件SA～SB、電抗器LS、電容器CS1～CS2、二極管D1～D4、電容器C組成的軟開關(guān)升壓電路升壓，然后經(jīng)由二極管DA1-DC2、IGBT器件SA1-SC2組成的三相電壓型逆變電路及交流限流電抗器LA、LB、LC，將電能逆變回電網(wǎng)。軟開關(guān)升壓電路升壓中的反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路由電抗器LS、電容器CS1、CS2、二極管D1-D3組成，電抗器LS的一端與二極管D1的陽極并接作為電路的輸入端，電抗器LS的另一端與電容CS1的一端并接作為電路的一個輸出端，此輸出端接升壓續(xù)流二極管D4的陽極，二極管D1-D3按極性順序依次串接，電容CS1的另一端接在二極管D2的陰極與二極管D3的陽極之間，電容CS2的一端接在二極管D1的陰極與二極管D2的陽極之間，電容CS2的一端與二極管D3的陰極并接作為電路的另一個輸出端，此輸出端與升壓續(xù)流二極管D4的陰極、輸出直流電容C的正極相接。
當(dāng)被試驗電源是直流電源時，直流電源的輸出接到V+、V-接線端。由于采用了升壓變換，因此輸入的交流電源和直流電源允許較大的變化范圍。另外，本實用新型可以應(yīng)用于繞線式電動機的串級調(diào)速，此時繞線電機的轉(zhuǎn)子繞組接到裝置的交流輸入端A、B、C，裝置的交流輸出端U、V、W接到繞線式異步電動機的內(nèi)饋繞組或接到電網(wǎng)(或由變壓器隔離變壓后接到電網(wǎng))。
本實用新型中軟開關(guān)升壓電路的工作原理在SA或SB開通時，D4的反向恢復(fù)電流di/dt被吸收電感LS限制，使SA或SB開通及D4關(guān)斷損耗減小。在SA或SB關(guān)斷時，SA或SB的關(guān)斷電壓上升速度因吸收電容CS2的存在而減小，從而減小了SA或SB的關(guān)斷損耗，也減小了EMI噪音。D4也得到零電壓的開通和關(guān)斷過程。吸收電路的儲能最終通過CS1向C放電而釋放，沒有造成能量損耗。
由上面的分析可知，諧振電感的電流、諧振電容與緩沖電容的電壓，在一個工作周期中均能減小到0，能量吸收釋放，周而復(fù)始，并不會消耗，也不能積累。換言之，諧振吸收單元本身是不消耗和積累能量的。同時，諧振電感和諧振電容的作用，限制了主電路的開關(guān)損耗，從而提高電路的效率。
本實用新型中三相電壓型逆變器回饋能量到電網(wǎng)的工作原理三相電壓型逆變器將輸入的直流電壓變換成與電網(wǎng)電壓頻率相同但幅值和相位可以調(diào)節(jié)的三相交流電壓，通過交流限流電抗器接入電網(wǎng)。由于逆變輸出的電壓幅值和相位可以調(diào)節(jié)，因而就可以調(diào)節(jié)和電網(wǎng)交換的無功功率和有功功率?？刂婆c保護器根據(jù)采集的逆變器直流輸入電壓、輸出的交流電流和電網(wǎng)電壓，通過一定的控制算法，發(fā)出三相電壓型逆變器的開關(guān)管驅(qū)動脈沖，來控制輸出的交流電流大小和直流電壓的穩(wěn)定。
權(quán)利要求1.一種高能量回饋型電子負(fù)載裝置的主電路，其特征在于包括三相全橋二極管整流器、軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器、三相電壓型逆變器、三個交流限流電抗器，所述三相全橋二極管整流器的交流輸入接到被試驗交流電源，直流輸出接到軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器的直流輸入端；軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器的直流輸出端接到三相電壓型逆變器的直流輸入端；三相電壓型逆變器的三個交流輸出端經(jīng)三個交流限流電抗器接到電網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量回饋型電子負(fù)載裝置的主電路，其特征在于所述軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器包括升壓儲能電抗器、兩只IGBT開關(guān)器件、反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路、升壓續(xù)流二極管、輸出直流電容器，所述升壓儲能電抗器一端接三相全橋二極管整流器的正輸出端，另一端接反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路的輸入端，反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路的一個輸出端接升壓續(xù)流二極管的陽極，另一個輸出端接升壓續(xù)流二極管的陰極和輸出直流電容器的正極，兩個IGBT開關(guān)器件的集電極并接到反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路的輸入端，兩個IGBT開關(guān)器件的發(fā)射極接直流電容器的負(fù)極、三相全橋二極管整流器的負(fù)輸出端及反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路的公共端，兩個IGBT開關(guān)器件的控制端分別接脈沖寬度調(diào)制脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高能量回饋型電子負(fù)載裝置的主電路，其特征在于所述反向恢復(fù)電流抑制及過電壓吸收電路由電抗器(LS)、電容器(CS1、CS2)、二極管(D1-D3)組成，電抗器(LS)的一端與二極管(D1)的陽極并接作為電路的輸入端，電抗器(LS)的另一端與電容(CS1)的一端并接作為電路的一個輸出端，此輸出端接升壓續(xù)流二極管(D4)的陽極，二極管(D1-D3)按極性順序依次串接，電容(CS1)的另一端接在二極管(D2)的陰極與二極管(D3)的陽極之間，電容(CS2)的一端接在二極管(D1)的陰極與二極管(D2)的陽極之間，二極管(D3)的陰極作為電路的另一個輸出端，此輸出端與升壓續(xù)流二極管(D4)的陰極、輸出直流電容(C)的正極相接，電容(CS2)的另一端作為電路的公共端，此公共端與輸出直流電容(C)的負(fù)極相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器，其特征在于所述兩只IGBT開關(guān)器件采用脈沖寬度調(diào)制，且驅(qū)動脈沖相位相差180度，使得總的升壓開關(guān)工作頻率為每只IGBT工作頻率的兩倍。
專利摘要本實用新型公開了一種高能量回饋型電子負(fù)載裝置的主電路，包括三相全橋二極管整流器、軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器、三相電壓型逆變器、三個交流限流電抗器，所述三相全橋二極管整流器的交流輸入接到被試驗交流電源，直流輸出接到軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器的直流輸入端；軟開關(guān)直流升壓開關(guān)變換器的直流輸出端接到三相電壓型逆變器的直流輸入端；三相電壓型逆變器的三個交流輸出端經(jīng)三個交流限流電抗器接到電網(wǎng)。本實用新型可以適應(yīng)直流或交流電源進行負(fù)載試驗，具有可適應(yīng)的電源電壓范圍大、輸入到電網(wǎng)的電流諧波含量小的優(yōu)點。
文檔編號G01R31/00GK2805210SQ20052005048
公開日2006年8月9日 申請日期2005年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月16日
發(fā)明者劉文輝, 劉文華 申請人:劉文輝, 劉文華