專利名稱：利用變頻器制造的大功率交流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及利用變頻器制造的大功率交流電源的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
目前的大功率交流電源大都用整流—逆變原理制作。因整流器和逆變器均需專門制作，制造、維修、更換均較麻煩。而且調(diào)頻調(diào)壓不便，應(yīng)用范圍較窄，基本上都是專用電源，不能適應(yīng)更廣泛的市場需求。其波形畸變較大，奇次諧波難以抑制。功率因數(shù)較低，噪音也較大，對電網(wǎng)的污染嚴(yán)重。另外，生產(chǎn)成本較高，不夠經(jīng)濟(jì)。
迄今為止，變頻器主要用于變頻調(diào)速、變頻傳動(dòng)等方面。它具有互換、維修簡單，生產(chǎn)成本低，頻率和電壓任意可調(diào)，高可靠、高效率、低噪音、低干擾等優(yōu)點(diǎn)。但還未見有用于大功率交流電源的報(bào)道。
本發(fā)明的目的，就在于克服前述缺點(diǎn)和不足，將變頻器用于交流電源的制造，提供一種更換、維修簡單，頻率和電壓可調(diào)，應(yīng)用范圍廣泛，波形畸變小，功率因數(shù)高，噪音低，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的利用變頻器制造的大功率交流電源。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明至少包括連接在交流電網(wǎng)上的變頻器，與變頻器連接的交流濾波器，與交流濾波器連接的逆變變壓器。逆變變壓器的輸出端即為本大功率交流電源的輸出端。
變頻器包括整流器、控制電路、逆變器等部分，其頻率和電壓均可在大范圍內(nèi)調(diào)整，其輸出可為交流SPWM波形。
交流濾波器亦即校正電抗器。它可將變頻器輸出的SPWM波形校正為準(zhǔn)正弦波，同時(shí)吸收變頻器所產(chǎn)生的各種高次諧波特別是高次奇次諧波，防止逆變輸出變壓器發(fā)熱。
逆變變壓器能將三相電壓變壓后再經(jīng)過波形電路將波形進(jìn)一步校正，以達(dá)到盡可能的消除正弦波波形畸變的目的。其輸出端的波形失真度≤5％，是一種穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源。逆變輸出變壓器的原邊和副邊繞組分別是以Δ(三角形)和Y(星形)的形式來進(jìn)行連接的。同時(shí)副邊還增加了一組調(diào)壓抽頭以方便用戶使用調(diào)整。
變頻器—交流濾波器—逆變變壓器構(gòu)成本發(fā)明的最基本電路。這是一種大功率交流穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源，輸出失真度極小的正弦波，其頻率的可調(diào)范圍很大。根據(jù)逆變變壓器的不同設(shè)計(jì)，其輸出電壓可從幾十V至數(shù)萬V。
交流電網(wǎng)和變頻器之間還可以連接交流電抗器。這是在基本電路基礎(chǔ)上的改進(jìn)。在三相電源輸入端加裝交流電抗器，可有效改善輸入功率因數(shù)，同時(shí)防止諧波電流回饋電源，盡可能使干擾降到最小。交流電抗器用于消除基頻50Hz的高次奇次諧波電流，特別是整流性負(fù)載等非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波。增加交流電抗器能在很大程度上消除諧波電流，使輸入電流波形接近正弦，提高功率因數(shù)。
交流電網(wǎng)和變頻器之間還可以并聯(lián)著充電器和電池組。本電源正常工作時(shí)，交流電網(wǎng)通過充電器向電池組充電。一旦電網(wǎng)瞬時(shí)斷電或短時(shí)斷電，變頻器可依靠電池組的直流輸出維持一定時(shí)間的正常運(yùn)行，構(gòu)成EPS電源。
交流電抗器和變頻器之間還連接著交流電子開關(guān)。電子開關(guān)可防止起始時(shí)對濾波電容充電所產(chǎn)生的大電流沖擊，對設(shè)備的器件起到有效保護(hù)作用，同時(shí)減輕對電網(wǎng)的影響。
交流電網(wǎng)和交流濾波器的輸入端之間還可以并聯(lián)著微處理器，微處理器還與交流電子開關(guān)相連，并可通過RS485接口與變頻器通信。微機(jī)控制電路采用微處理器和先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的方案來構(gòu)成電源的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，從而與變頻器一起實(shí)現(xiàn)對電源運(yùn)行參數(shù)的智能化控制。模擬參數(shù)(例如市電電網(wǎng)輸入電源的電壓、電流、頻率，變頻器輸出的電壓、電流、頻率等運(yùn)行參數(shù))進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并通過高速數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)(A/D轉(zhuǎn)換器)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字監(jiān)控，同時(shí)通過采用監(jiān)控軟件對原設(shè)置參數(shù)值進(jìn)行分析比較，以判斷有無故障隱患存在。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有故障時(shí)，可以聲、光和文字信息的形式向用戶報(bào)警。此外，它還會(huì)將電源的運(yùn)行參數(shù)(電壓、電流、頻率等)在顯示屏幕上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
用戶可通過軟件編程按實(shí)際運(yùn)行工作的需要來重新設(shè)置電源內(nèi)部的各種臨界工作點(diǎn)的閾值電平。因此，在一般情況下，用戶可以不必對電源內(nèi)部的硬件進(jìn)行任何改變的情況下，就能很方便地調(diào)節(jié)電源的系統(tǒng)工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制。
交流電網(wǎng)和交流電抗器之間還可以連接EMC濾波器。輸入EMC濾波器用于防止頻率大于9KHz的高頻輻射或?qū)w干擾。安裝EMC濾波器后，可使本電源對工業(yè)級的無線電噪聲抵御能力更強(qiáng)，確保電源在不同環(huán)境中穩(wěn)定工作。
交流電子開關(guān)的輸入端和輸出端之間還并聯(lián)著一個(gè)大功率電阻。為了防止開機(jī)時(shí)產(chǎn)生的大電流沖擊，在交流開關(guān)輸入與輸出端跨接的這個(gè)大功率電阻，用來限制開機(jī)前對電容的充電電流。當(dāng)檢測電路檢測到電容C上建立了一定電壓時(shí)，交流開關(guān)才能自動(dòng)吸合。這就有效防止了對電網(wǎng)與器件的沖擊。
逆變變壓器的輸出端和本電源的輸出端之間還可以連接交流電容器。交流電容器亦即輸出濾波器，它可進(jìn)一步改善本發(fā)明的波形，降低噪音，使輸出的正弦波更為凈化。
交流電抗器的輸入端還可以連接著三相輸入電壓、電流的顯示計(jì)量裝置。輸出濾波器的輸出端還可以連接著三相輸出電壓、電流、頻率的顯示計(jì)量裝置。
本發(fā)明的任務(wù)就是這樣完成的。
本發(fā)明將變頻器用于大功率交流電源，提供了一種更換、維修簡單，頻率可調(diào)、電壓可變，波形畸變小，功率因數(shù)高，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的利用變頻器制造的大功率交流電源。其頻率調(diào)節(jié)范圍大，輸出電壓可視需要在幾十V至數(shù)萬V之間選擇制作。輸出十分理想的正弦波。它可廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)中。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的電路原理圖。
圖2為實(shí)施例2的電路方框圖。
圖3為實(shí)施例3的電路方框圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1.一種利用變頻器制造的大功率交流電源，如圖1所示。它至少包括連接在交流電網(wǎng)上的變頻器1，與變頻器1連接的交流濾波器2，與交流濾波器2連接的逆變變壓器3。逆變變壓器3的輸出端即為本大功率交流電源的輸出端。實(shí)施例1是本發(fā)明的基本電路。
實(shí)施例2.一種利用變頻器制造的大功率交流電源，如圖2所示。在實(shí)施例1的基本電路上，交流電網(wǎng)和變頻器1之間還連接著交流電抗器4，還并聯(lián)著充電器5和電池組6。這是一種EPS電源。
實(shí)施例3.一種利用變頻器制造的大功率交流電源，如圖3所示。它是在實(shí)施例2的交流電網(wǎng)和交流電抗器之間還連接著EMC濾波器7，交流電抗器4和變頻器1之間還連接著交流電子開關(guān)8，交流電網(wǎng)和交流濾波器2的輸入端之間還并聯(lián)著微處理器9，微處理器9還與交流電子開關(guān)8相連，交流電子開關(guān)8的輸入端和輸出端之間還并聯(lián)著一個(gè)大功率電阻10，逆變變壓器3的輸出端和本電源的輸出端之間還連接著交流電容器11。這是一種已經(jīng)很完善的大功率交流電源。
實(shí)施例1～3維修、更換簡單，頻率可調(diào)、電壓可變，波形畸變小，功率因數(shù)較高，生產(chǎn)成本低，輸出極為理想的正弦波。它可廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)中。
權(quán)利要求
1.一種利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于它至少包括連接在交流電網(wǎng)上的變頻器，與變頻器連接的交流濾波器，與交流濾波器連接的逆變變壓器，逆變變壓器的輸出端即為本大功率交流電源的輸出端。
2.按照權(quán)利要求1所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的交流電網(wǎng)和變頻器之間還連接著交流電抗器。
3.按照權(quán)利要求2所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的交流電網(wǎng)和變頻器之間還并聯(lián)著充電器和電池組。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的交流電網(wǎng)和交流電抗器之間還連接著EMC濾波器。
5.按照權(quán)利要求2或3所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的交流電抗器和變頻器之間還連接著交流電子開關(guān)。
6.按照權(quán)利要求4所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的交流電抗器和變頻器之間還連接著交流電子開關(guān)。
7.按照權(quán)利要求5所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的交流電網(wǎng)和交流濾波器的輸出端之間還并聯(lián)著微處理器，微處理器還與交流電子開關(guān)相連。
8.按照權(quán)利要求6所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的交流電網(wǎng)和交流濾波器的輸出端之間還并聯(lián)著微處理器，微處理器還與交流電子開關(guān)相連。
9.按照權(quán)利要求5或6所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的交流電子開關(guān)的輸入端和輸出端之間還并聯(lián)著一個(gè)大功率電阻。
10.按照權(quán)利要求1～3和6～8中任一個(gè)權(quán)利要求所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的逆變變壓器的輸出端和本電源的輸出端之間還連接著交流電容器。
11.按照權(quán)利要求4所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的逆變變壓器的輸出端即本電源的輸出端之間還連接著交流電容器。
12.按照權(quán)利要求5所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的逆變變壓器的輸出端和本電源的輸出端之間還連接著交流電容器。
13.按照權(quán)利要求9所述的利用變頻器制造的大功率交流電源，其特征在于所說的逆變變壓器的輸出端和本電源的輸出端之間還連接著交流電容器。
全文摘要
一種利用變頻器制造的大功率交流電源，屬于電源技術(shù)。它至少包括連接在交流電網(wǎng)上依次連接的變頻器、交流濾波器和逆變變壓器。逆變變壓器的輸出端即為本電源的輸出端。交流電網(wǎng)和變頻器之間還可連接交流電抗器。交流電網(wǎng)和變頻器之間還可并聯(lián)充電器和電池組。交流電網(wǎng)和交流電抗器之間還可連接EMC濾波器。交流電抗器和變頻器之間還可連接交流電子開關(guān)。交流電網(wǎng)和交流濾波器的輸出端之間還可并聯(lián)微處理器，微處理器還與交流電子開關(guān)相連。逆變變壓器的輸出端和本電源的輸出端之間還可連接交流電容器。它維修簡單，頻率可調(diào)、電壓可變，波形畸變小，功率因數(shù)較高，生產(chǎn)成本低。它可廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)中。
文檔編號(hào)H02M5/40GK1477777SQ0311259
公開日2004年2月25日 申請日期2003年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者隋學(xué)禮, 張振聲, 吳維禮, 劉同利 申請人:青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)創(chuàng)統(tǒng)科技發(fā)展有限公司, 青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)創(chuàng)統(tǒng)科技發(fā)展有限