三繞組補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種三繞組補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，解決了現(xiàn)有的調(diào)壓方式采用兩組鐵心并且有多分接抽頭使其調(diào)壓精度受局限的問題。在每相的一只補(bǔ)償繞組與兩只調(diào)節(jié)繞組共同套裝在一個鐵心柱上而成互為原、付邊的繞組及磁路耦合條件下，用電容器與開關(guān)型的調(diào)壓器共同構(gòu)成包含自耦調(diào)壓、補(bǔ)償隔離技術(shù)在內(nèi)的交流穩(wěn)壓電路而進(jìn)行三相及雙極性的電壓調(diào)節(jié)；三個補(bǔ)償繞組Wa1、Wb1、Wc1的電壓值及極性隨兩組調(diào)節(jié)繞組而變，在Wa2、Wb2、Wc2三只調(diào)節(jié)繞組受D1-D6整流橋及T1管子控制，可使補(bǔ)償繞組以升壓形式改變輸出電壓；兩只調(diào)節(jié)器是將三相交流電壓經(jīng)三相整流變成直流，再用T1或T2可關(guān)斷電力電子器件及PWM方式進(jìn)行直流電壓的調(diào)節(jié)，本實(shí)用新型具有電壓波形畸變小結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】三繞組補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交流穩(wěn)定電源及變壓器領(lǐng)域，特別涉及一種三繞組補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場上的三相電力穩(wěn)壓器屬于大功率補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓電源，由三相調(diào)壓器、補(bǔ)償變壓器、伺服電機(jī)及傳動機(jī)構(gòu)、采樣檢測與控制電路等部分組成。其補(bǔ)償變壓器的次級繞組串聯(lián)在供電線路中，通過改變其初級繞組上電壓的大小和極性，來改變補(bǔ)償電壓的大小和極性；三相調(diào)壓器是三相柱式自耦變壓器，借助于伺服電機(jī)帶動碳刷沿圓筒式繞組的裸露部分上下滑動，從而調(diào)節(jié)輸出電壓的大小和極性。這種電壓調(diào)節(jié)方式不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且反應(yīng)較慢，其兩個電磁器件也必來帶來損耗較大的問題。中國專利雙曲折接線移相調(diào)壓器(00235152.8)，采用兩組三相鐵芯、三個原邊繞組和三個組合調(diào)壓繞組，利用三個組合調(diào)壓繞組的自耦作用使得原邊繞組發(fā)生相位轉(zhuǎn)移和數(shù)值變化，并使兩兩串聯(lián)的副邊繞組從負(fù)一零一正范圍的電壓變化，從而得到穩(wěn)定的電壓。這種調(diào)壓方式仍然要用兩組鐵心，并且其三至十五個分接抽頭使其調(diào)壓精度有所局限。設(shè)法用一組三相鐵心及繞組進(jìn)行大功率及連續(xù)的調(diào)節(jié)，涉及到在自耦調(diào)壓技術(shù)基礎(chǔ)上對包括開關(guān)型交流穩(wěn)壓在內(nèi)的多種交流調(diào)壓技術(shù)進(jìn)行組合的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種僅用一組三相鐵心同時進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)與電壓補(bǔ)償，并用以一控三的調(diào)節(jié)器對星形接線繞組的三個中性端進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)的三繞組補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置。
[0004]本發(fā)明的三繞組補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置的技術(shù)方案是:采用三相鐵心，補(bǔ)償繞組、調(diào)節(jié)繞組、電容器、調(diào)節(jié)器和檢測控制器等器件構(gòu)成，所述的三相補(bǔ)償繞組Wal、Wbl、Wcl與三相兩組調(diào)節(jié)繞組Wa2與Wa3、Wb2與Wb3、Wc2與Wc3套裝在三相鐵心的三個心柱上，并將每相的一只補(bǔ)償繞組與兩只調(diào)節(jié)繞組按照Wa2末端與Wal首端相聯(lián)并引出A2端，Wa3首端與Wal末端相聯(lián)并引出A3端，Wb2未端與Wbl首聯(lián)相聯(lián)并引出B2端，Wb3首端與Wbl末端相聯(lián)并引出B3端，Wc2末端與Wcl首端相聯(lián)并引出C2端，Wc3首端與Wcl未端相聯(lián)并引出C3端，每相的三只繞組以相同的首端方向分別進(jìn)行聯(lián)接；三只(組)電容器C01、C02、C03依次聯(lián)接于Wa2首端與Wb3末端、Wb2首端與Wc3末端；Wc2首端與Wa3末端。調(diào)節(jié)器分別用六只整流管聯(lián)成三相整流橋，并在其直流兩端以正極接正端方式聯(lián)接一只可關(guān)斷電力電子器件Tl或T2，其中D1-D6整流橋的三個輸入端聯(lián)接于Wa2、Wb2、Wc2三個繞組的首端，D7-D12整流橋的三個輸入端聯(lián)接于Wa3、Wb3、Wc3三個繞組的末端，分別用Tl或T2及其PWM方式進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。
[0005]進(jìn)一步地，所述的調(diào)節(jié)繞組每相有相同匝數(shù)的兩只繞組，補(bǔ)償繞組與調(diào)節(jié)繞組的線圈匝數(shù)比為1:4-9 ;所述的電容器C01、C02、C03的額定電壓值選擇為調(diào)節(jié)繞組最大電壓(有效值)的2倍值，電容器電流與調(diào)節(jié)繞組最大電流(有效值)選擇為1-3:3的比例；所述的調(diào)節(jié)器的Tl與T2用IGBT (絕緣柵雙極晶體管)或GTO (門極關(guān)斷晶閘管)，并用頻率為5-1OKHZ的三角形載波與直流電壓比較而進(jìn)行PWM控制(脈寬調(diào)制)。
[0006]本發(fā)明的工作原理是:在每相的一只補(bǔ)償繞組與兩只調(diào)節(jié)繞組共同套裝在一個鐵心柱上而成互為原，付邊的繞組及磁路耦合條件下，再用電容器與開關(guān)型的調(diào)壓器共同構(gòu)成包含自耦調(diào)壓、補(bǔ)償隔離技術(shù)在內(nèi)的交流穩(wěn)壓電路而進(jìn)行三相及雙極性的電壓調(diào)節(jié)；三個補(bǔ)償繞組Wal、Wb1、WcI的電壓值及極性隨兩組調(diào)節(jié)繞組而變，在Wa3、Wb3、Wc3三只調(diào)節(jié)繞組受D7-D12整流橋及T2管子的控制，其繞組電壓可從零至額定相電壓之間變化，補(bǔ)償繞組以降壓形式改變輸出電壓，在Wa2、Wb2、Wc2三只調(diào)節(jié)繞組受D1-D6整流橋及Tl管子控制，可使補(bǔ)償繞組以升壓形式改變輸出電壓；兩只調(diào)節(jié)器是將三相交流電壓經(jīng)三相整流變成直流，再用Tl或T2可關(guān)斷電力電子器件及PWM方式進(jìn)行直流電壓的調(diào)節(jié)，其三角形載波頻率為3-10KHZ、同直流電壓量比較后形成各脈寬相等的控制信號，可隨其導(dǎo)通脈沖寬度的逐漸增加，使得交流輸入端的電壓逐漸減少；兩組三相調(diào)節(jié)繞組分別是中性端斷開的三相星形接線，并在其三個中性端聯(lián)接三相整流橋進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，例如在Wa2與Wb2兩調(diào)節(jié)繞組首端相對其它繞組的電壓量較大時，將形成Wa2-D5-Tl-D6-Wb2的通流回路，并隨Tl管脈沖寬度的逐漸增大，其兩個調(diào)節(jié)繞組首端的電壓有效值逐漸減少，在Tl管子全導(dǎo)通時，兩繞組首端的電壓值為零，從而使調(diào)節(jié)繞組的電壓有效值達(dá)到電源的相電壓值；隨A2、B2、C2三端交流電壓的變化，三個調(diào)節(jié)繞組經(jīng)Dl或D3或D5而至Tl管子，再經(jīng)D2或D4或D6，依次以間隔η/3且通流2/3 π電角度的規(guī)律進(jìn)行換流，并利用三相鐵心柱對各相繞組的磁路耦合與電容器的濾波作用使各繞組形成幅值變化的正弦波電壓；可關(guān)斷器件Tl (Τ2)的PWM快速通斷方式勢必要造成諧波電壓，并且在其沒有設(shè)置反饋整流的條件下還要形成其難以關(guān)斷的問題，與其配套的C01、C02、C03三只電力電容器既有對繞組中的感性能量進(jìn)行內(nèi)補(bǔ)償，還有以其交叉聯(lián)接方式對各繞組產(chǎn)生的諧波電壓進(jìn)行消除的功能，在某一時段的Tl(Τ2)管子瞬間關(guān)斷時，流經(jīng)繞組中的感性電流便經(jīng)由所聯(lián)的電容器形成通流回路，并以此感性與容性而種電磁能量的輪徊傳遞使其兼有調(diào)節(jié)無功功率(功率因數(shù))的功能；在一個補(bǔ)償繞組分別相接兩只調(diào)節(jié)繞組，并用交叉方式聯(lián)接電容器構(gòu)成的組合接線，為整流后再用可關(guān)斷器件對直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)提供了可靠的換流條件，其電容器的電壓有效值隨調(diào)節(jié)器的控制在線電壓至2倍相電壓值的范圍內(nèi)變化；在每相的補(bǔ)償繞組與兩個調(diào)節(jié)繞組串聯(lián)，三相繞組的中性端解開而聯(lián)接于調(diào)節(jié)器的三相整流橋時，便形成了以一控三(六)的用一只可關(guān)斷器件對三相繞組進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)的條件，并用三只電容器能夠形成第二條電流通路的特點(diǎn)，使得脈寬調(diào)制的Tl或Τ2管子能夠快速地進(jìn)行通一斷，從面將三相繞組的電壓調(diào)節(jié)簡單化。
[0007]本發(fā)明較三相晶閘管調(diào)壓技術(shù)具有電壓波形畸變較小，較電刷滑動的補(bǔ)償穩(wěn)壓技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單與造價低的優(yōu)點(diǎn)，并以其交一直的電壓調(diào)節(jié)中同時進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)有助于交流穩(wěn)壓的技術(shù)進(jìn)步。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是三繞組補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓技術(shù)的主回路接線圖。
【具體實(shí)施方式】[0009]實(shí)施例1
[0010]采用80KVA干式變壓器的三相柱式鐵心制作補(bǔ)償與調(diào)節(jié)共用的調(diào)壓器，其主要技術(shù)指標(biāo)為:三相輸入電壓為304— 456V ;輸出容量320KVA ;響應(yīng)時間小于20ms ;波形失真度小于3% ;損耗1%(平均值);功率因數(shù)提高0.1 (平均值)。其補(bǔ)償繞組按44V設(shè)計，Wa2、Wb2、Wc2三只調(diào)節(jié)繞組(升壓)176V設(shè)計，Wa3、Wb3、Wc3三只調(diào)節(jié)繞組(降壓)按220V設(shè)計，三組繞組的設(shè)計容量相等。三只(組)電容器C01、C02、C03選用460-500V額定電壓的單相電力電容器，三只電力電容器的額定容量為穩(wěn)壓器容量的15%—20 %。各繞組的套裝順序采用補(bǔ)償繞組為內(nèi)圈(靠近心柱)、調(diào)節(jié)繞組為中圈及外圈，依次將每相的三只筒式線圈套裝在三個心柱上，其繞組設(shè)計，制作亦采用常規(guī)的技術(shù)規(guī)范。繞組的聯(lián)接方式為:Wa2末端與Wal首端相聯(lián)并引出A2端，Wa3首端與Wal末端相聯(lián)并引出A3端，Wb2末端與Wbl首端相聯(lián)并引出B2端，Wb3首端與Wbl末端相聯(lián)并引出B3端，Wc2末端與Wcl首端相聯(lián)并引出C2端，Wc3首端與Wcl末端相聯(lián)并引出C3端，每相的三只繞組以相同的首端方向串聯(lián)而成分別具有四個接線端的接線方式；三只(組)電容器C01、C02、C03依次聯(lián)接于Wa2首端與Wb3末端、Wb2首端與Wc3末端、Wc2首端與Wa3末端的三對端子之間；調(diào)節(jié)器分別用六只整流管聯(lián)成三相整流橋，并在其直流兩端以正極接正端方式聯(lián)接IGBT管子(絕緣柵雙極晶體管)，其中Dl-D6整流橋的三個交流輸入端聯(lián)接于Wa2、Wb2、Wc2三個繞組的首端，D7 — D12整流橋的三個交流端聯(lián)接于Wa3、Wb3、Wc3三個繞組的末端，并用PWM進(jìn)行控制。
[0011]D1-D6及Tl構(gòu)成的調(diào)節(jié)器在三相輸入交流線電壓有效值低于380V或設(shè)定輸出值時進(jìn)入工作，D7—D12及T2構(gòu)成的調(diào)節(jié)器在高于設(shè)定輸出值(380±1—5% V)時進(jìn)入工作，兩者不能同時工作。三只(組)電容器既使在兩個調(diào)節(jié)器均未進(jìn)入工作狀況時也能分別經(jīng)由調(diào)節(jié)繞組與補(bǔ)償繞組構(gòu)成的回路而具有接近于線電壓數(shù)值的電壓，例如COl電容器可經(jīng)由A2—Wa2—CO I—Wb3—Wb I—B2構(gòu)成通流回路；在調(diào)節(jié)的Tl或T2管子進(jìn)入PWM工作時，其電容器電壓的數(shù)值略有升高而接近于2倍相電壓值，用其一方面對負(fù)載的感性功率進(jìn)行平衡，還用其對PWM控制時產(chǎn)生的諧波電壓進(jìn)行濾波而使其為正弦波，也能利用其在六只整流管的交替換流中為調(diào)節(jié)繞組提供通流回路。
[0012]交替工作的Tl或T2的IGBT管子采用三角形的8KHZ的載波頻率與JC采樣檢測器給出的控制信號進(jìn)行比較，JC從A3、B3、C3、0四個輸出端點(diǎn)采樣，經(jīng)整流濾波后與基準(zhǔn)電壓的上限和下限比較，輸出控制信號，進(jìn)而控制Tl或T2管，一直到穩(wěn)壓器輸出接近額定值為止。
【權(quán)利要求】
1.一種三繞組補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，包括三相鐵心、補(bǔ)償繞組、調(diào)節(jié)繞組、電容器、調(diào)節(jié)器和檢測控制器，其特征在于:所述的三相補(bǔ)償繞組Wal、Wbl、Wcl與三相兩組調(diào)節(jié)繞組Wa2與Wa3、Wb2與Wb3、Wc2與Wc3套裝在三相鐵心的三個心柱上，并將每相的一只補(bǔ)償繞組與兩只調(diào)節(jié)繞組按照Wa2末端與Wal首端相聯(lián)并引出A2端，Wa3首端與Wal末端相聯(lián)并引出A3端，Wb2末端與Wbl首端相聯(lián)并引出B2端，Wb3首端與Wbl末端相聯(lián)并引出B3端，Wc2末端與Wcl首端相聯(lián)并引出C2端，Wc3首端與Wcl末端相聯(lián)并引出C3端，每相的三只繞組以相同的首端方向分別進(jìn)行聯(lián)接；三只電容器C01、C02、C03依次聯(lián)接于Wa2首端與Wb3末端、Wb2首端與Wc3末端；Wc2首端與Wa3末端，調(diào)節(jié)器分別用六只整流管聯(lián)成三相整流橋，并在其直流兩端以正極接正端方式聯(lián)接一只可關(guān)斷電力電子器件Tl或T2，其中D1-D6整流橋的三個輸入端聯(lián)接于Wa2、Wb2、Wc2三個繞組的首端，D7-D12整流橋的三個輸入端聯(lián)接于Wa3、Wb3、Wc3三個繞組的末端，分別用Tl或T2及其PWM方式進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三繞組補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)繞組每相有相同匝數(shù)的兩只繞組，補(bǔ)償繞組與調(diào)節(jié)繞組的線圈匝數(shù)比為1:4-9 ;所述的電容器C01、C02、C03的額定電壓值選擇為調(diào)節(jié)繞組最大電壓的2倍值，電容器電流與調(diào)節(jié)繞組最大電流選擇為1-3:3的比例；所述的調(diào)節(jié)器的Tl與T2用絕緣柵雙極晶體管或門極關(guān)斷晶閘管，并用頻率為5-10KHZ的三角形載波與直流電壓比較而進(jìn)行脈寬調(diào)制控制。
【文檔編號】G05F1/253GK203588102SQ201320743490
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月23日
【發(fā)明者】劉濤, 劉建平, 郝朝虹 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司忻州供電公司