專利名稱：一種單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種可以將單相交流電轉(zhuǎn) 變?yōu)槿嘟涣麟姷碾娫囱b置。
背景技術(shù)：
在電力需求持續(xù)增長的中國，電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為重要的課題，它直接影響著中 國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。但是，電網(wǎng)的建設(shè)由于其輸電區(qū)域太大，輸電困難，因此，進(jìn)展緩慢。特 別是在位處偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)村，不僅電網(wǎng)覆蓋率較低，而且質(zhì)量較差，尤其是那些拉入田間地 頭的供電線網(wǎng)，往往只能提供單相的220V交流電源供農(nóng)戶使用。而對(duì)于目前的農(nóng)業(yè)機(jī)械，比如電動(dòng)農(nóng)機(jī)或者電動(dòng)農(nóng)具來說，很多都需要三相交流 供電，比如三相380V交流供電。此時(shí)，電網(wǎng)提供的單相220V交流電源顯然就不符合機(jī)具的 供電要求，從而造成某些農(nóng)機(jī)或者農(nóng)具在田地間不能使用的問題，嚴(yán)重阻礙了農(nóng)業(yè)自動(dòng)化 水平的發(fā)展進(jìn)程。傳統(tǒng)的單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置結(jié)構(gòu)十分簡單，均是由體積很大的變壓器、 三相電動(dòng)機(jī)、電容器和一些控制繼電器組成。電源工作時(shí)，三相電動(dòng)機(jī)、電容器斷開，三相電 動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生缺失的相位，三相電即可引出，為三相用電設(shè)備供電。這種傳統(tǒng)的單 相轉(zhuǎn)三相的電源裝置沒有自適應(yīng)控制功能，因此存在很大的使用缺陷，當(dāng)負(fù)載大范圍變化 時(shí)，會(huì)引起三相輸出電壓不平衡。當(dāng)空載或者輕載時(shí)候，輸出電壓會(huì)升高到超過輸出電壓額 定值的25% ；當(dāng)負(fù)載過大時(shí)也會(huì)大幅度降低輸出電壓，使設(shè)備難以起動(dòng)或停止運(yùn)行。又如， 申請(qǐng)?zhí)枮?1270275. 7的實(shí)用新型專利公開了一種單相變?nèi)嚯娫崔D(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器雖然 可實(shí)現(xiàn)將單相電轉(zhuǎn)換為三相電的即時(shí)切換，但由于其自身結(jié)構(gòu)的不足，使得整個(gè)電源轉(zhuǎn)換 器仍存在體積大、功率較低的缺陷?；诖?，亟待提出一種能夠滿足不同農(nóng)機(jī)和農(nóng)具供電要求的電源設(shè)備，以更好地 滿足農(nóng)民的用電需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種將單相交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槿嘟涣麟妷旱碾娫囱b 置，以滿足在某些只能提供單相交流供電的場(chǎng)合中三相交流用電負(fù)載的供電要求。為克服上述缺陷，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)—種單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置，其特征在于該裝置包括單相交流電源接入端、整 流器、三相逆變器和三相交流電源輸出端，所述單相交流電源接入端連接整流器，所述整 流器將交流電壓整流成直流電壓輸出至三相逆變器，再通過三相逆變器將直流電壓逆變生 成三相交流電壓傳輸至所述的三相交流電源輸出端，以用于為需要三相交流供電的負(fù)載供 H1^ ο采用上述技術(shù)方案設(shè)計(jì)的電源裝置，其輸出的三相交流電源呈PWM波形，可以滿 足電機(jī)等需要PWM波形供電電壓的負(fù)載直接使用，而對(duì)于混合型負(fù)載來說，一般都需要正 弦波形的三相交流電源。這時(shí)，所述三相逆變器的輸出端與三相交流電源輸出端之間連接有一正弦波處理器，所述正弦波處理器將三相逆變器輸出的電壓波形整形為正弦波后，輸 出至所述三相交流電源輸出端，從而滿足負(fù)載的供電要求。所述正弦波處理器包括濾波器和功率變壓器，所述濾波器包括電感和電容，所述 相互并聯(lián)的各電感的輸入端與功率變壓器的輸出端相連接，所述每個(gè)電感的輸出端分別并 聯(lián)有一電容，所述各電容的輸出端接地。所述三相逆變器的主電路是由IGBT管組成的全橋三相逆變電路，為了在IGBT從 導(dǎo)通到關(guān)斷的過程中減少電流和電壓對(duì)IGBT本身的沖擊，在每個(gè)IGBT管的兩端均并聯(lián)有 一 RC電路。所述整流器、三相逆變器和正弦波處理器均設(shè)置于機(jī)殼內(nèi)部，所述單相交流電源 接入端和三相交流電源輸出端設(shè)置于機(jī)殼上，這樣可使上述結(jié)構(gòu)的電源裝置形成獨(dú)立的供 電設(shè)備。為了排除外界與本實(shí)用新型所述電源裝置之間的干擾，所述機(jī)殼可選用屏蔽機(jī)
tJXi O與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果在于1)本實(shí)用新型所述電源裝置的結(jié)構(gòu)簡單，與現(xiàn)有的三相電源相比較具有體積小、 質(zhì)量輕、功率大、輸出電壓穩(wěn)定、安全可靠等特點(diǎn)；與使用三相用電的成本相比，為用戶節(jié)約 更多能源，降低生產(chǎn)成本，增加利潤；2)本實(shí)用新型所述電源裝置將市內(nèi)220V電壓轉(zhuǎn)變成380V電壓，實(shí)現(xiàn)三相交流電 源輸出，可以廣泛應(yīng)用于沒有三相電、或申請(qǐng)三相電不方便的地區(qū)。尤其可滿足需要三相供 電的制造商、銷售商或醫(yī)療機(jī)構(gòu)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、科研檢測(cè)、學(xué)校、家庭等三相用電設(shè)備的需求， 完美的解決用戶所在地區(qū)無三相電或缺三相用電，幫助用戶使用機(jī)械化設(shè)備提高效率；
圖1是本實(shí)用新型所述單相轉(zhuǎn)三相電源裝置的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2是正弦波處理器的電路原理結(jié)構(gòu)圖；圖3是三相逆變器的電路原理結(jié)構(gòu)圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述的電源裝置做進(jìn)一步詳細(xì)地描述。如圖1所示，本例所述的單相轉(zhuǎn)三相交流電源裝置主要由整流器和三相逆變器組 成其中，所述單相交流電源接入端Vin連接整流器，整流器對(duì)接收到的交流電壓進(jìn)行整形 處理后，生成直流電壓通過其輸出端輸出至三相逆變器，經(jīng)三相逆變器逆變生成后級(jí)負(fù)載 所需要的三相交流電源，比如三相380V交流電源，傳輸至三相交流電源輸出端Vout，進(jìn)而 通過電源線輸出至后級(jí)負(fù)載，為需要三相交流供電的負(fù)載提供工作電壓。由于通過三相逆變器輸出的交流電壓的波形為PWM波形，因此，本實(shí)施例的電源 裝置可以直接帶動(dòng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以為某些需要使用PWM波形三相交流供電的負(fù)載直 接供電。但是，對(duì)于絕大多數(shù)用電負(fù)載(例如混合型負(fù)載)一般都需要使用正弦波形的三 相交流工作電源(例如三相380V交流電源)，因此為了滿足這些用電負(fù)載的供電要求，本實(shí) 施例優(yōu)選在所述三相逆變器的輸出端與三相交流電源輸出端Vout之間再連接一路正弦波 處理器，通過正弦波處理器將三相逆變器輸出的PWM波整形成正弦波，進(jìn)而通過三相交流電源輸出端Vout輸出至后級(jí)用電負(fù)載，為用電負(fù)載提供三相正弦交流電源，以滿足絕大多 數(shù)用電負(fù)載的供電要求。如圖2所示，本例所述正弦波處理器是由三個(gè)電感Ll L3、三個(gè)電容C7 C9組 成的濾波器以及一個(gè)三相功率變壓器所構(gòu)成的。所述三相功率變壓器的輸入端與如圖2所 示三相逆變器的輸出端相連接，三相功率變壓器的輸出端分別與電感Ll L3的輸入端相 連，電感Ll的輸出端與電容C8的輸入端相連，電感L2的輸出端與電容C9的輸入端相連， 電感L3的輸出端與電容C7的輸入端相連，電容C7 C9的輸出端接地。該種結(jié)構(gòu)的正弦 波處理器具有體積小、精度高的特點(diǎn)。如圖3所示，所述三相逆變器的數(shù)字化控制是三相數(shù)字化單相轉(zhuǎn)三相供電裝置的 核心，三相逆變器的主電路由6個(gè)IGBT管組成的全橋三相逆變電路，在每個(gè)IGBT管的兩端 并聯(lián)有一 RC電路，RC電路由一個(gè)電阻和一個(gè)電容串聯(lián)而成。與IGBT管并聯(lián)的RC電路的 作用是在IGBT從導(dǎo)通到關(guān)斷的過程中減少電流和電壓對(duì)IGBT本身的沖擊。該三相逆變器 由于采用了 IGBT技術(shù)，具有三相電壓平衡，諧波含量小的特點(diǎn)。所述正弦波處理器還可采用一個(gè)具有該功能的集成芯片或者逆變變壓器設(shè)計(jì)實(shí) 現(xiàn)，也可以采用一路由電容和電抗器組成的串聯(lián)支路進(jìn)行設(shè)計(jì)，以起到對(duì)三相逆變器輸出 波形進(jìn)行整形的設(shè)計(jì)目的，本實(shí)施例并不僅限于以上舉例。采用上述結(jié)構(gòu)的電源裝置在接入市電正常工作時(shí)，通過由6個(gè)IGBT管和6個(gè)RC電 路組成的三相逆變器產(chǎn)生SPWM波，然后通過由三相功率變壓器、電感Ll L3和電容C7 C9組成的正弦波處理器，形成線電壓為220V的三相正弦交流電給負(fù)載供電，該電源裝置具 有體積小、精度高、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，其輸出功率可高達(dá)55KW，可廣泛應(yīng)用于。將上述整流器、三相逆變器和正弦波處理器設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)部，機(jī)殼上設(shè)置所述的 單相交流電源接入端Vin和三相交流電源輸出端Vout，從而可以使所述的單相變?nèi)嘟涣?電源裝置形成獨(dú)立的電力設(shè)備，方便使用。本實(shí)用新型不但在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了上述改進(jìn)，軟件方面還采用了基于數(shù)字信號(hào)處理 (DSP)技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)通信及高可靠性的CAN網(wǎng)控技術(shù)等為代表的軟件可編程技術(shù)，并且加 入了高頻脈寬調(diào)制技術(shù)，內(nèi)置有完善自動(dòng)保護(hù)功能的大容量IGBT管，智能化故障診斷檢測(cè) 技術(shù)，圖形化輸出的人機(jī)對(duì)話菜單操作的液晶顯示，及各種抗干擾抑制等新技術(shù)，使得該電 源裝置在本領(lǐng)域內(nèi)占有主導(dǎo)地位。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上僅是本實(shí)用新型的兩種優(yōu)選實(shí)施方式，僅用以說明本實(shí) 用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明， 所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者 等同替換，而未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí) 用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求一種單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置，其特征在于該裝置包括單相交流電源接入端、整流器、三相逆變器和三相交流電源輸出端，所述單相交流電源接入端連接整流器，所述整流器將交流電壓整流成直流電壓輸出至三相逆變器，再通過三相逆變器將直流電壓逆變生成三相交流電壓傳輸至所述的三相交流電源輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置，其特征在于所述三相逆變器的 輸出端與三相交流電源輸出端之間連接有一正弦波處理器，所述正弦波處理器將三相逆變 器輸出的電壓波形整形為正弦波后，輸出至所述三相交流電源輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置，其特征在于所述正弦波處理器包 括濾波器和功率變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置，其特征在于所述濾波器包括電感 和電容，所述相互并聯(lián)的各電感的輸入端與功率變壓器的輸出端相連接，所述每個(gè)電感的 輸出端分別并聯(lián)有一電容，所述各電容的輸出端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置，其特征在于所述三相逆變器的主 電路是由IGBT管組成的全橋三相逆變電路，每個(gè)IGBT管的兩端均并聯(lián)有一 RC電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一所述的單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置，其特征在于所述整流器、三 相逆變器和正弦波處理器均設(shè)置于機(jī)殼內(nèi)部，所述單相交流電源接入端和三相交流電源輸 出端設(shè)置于機(jī)殼上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單相轉(zhuǎn)三相的電源裝置，其特征在于所述機(jī)殼選用屏蔽機(jī)o
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單相變?nèi)嗟碾娫囱b置，包括單相交流電源接入端、整流器、三相逆變器和三相交流電源輸出端，所述單相交流電源接入端連接整流器，所述整流器將交流電壓整流成直流電壓輸出至三相逆變器，再通過三相逆變器將直流電壓逆變生成三相交流電壓傳輸至所述的三相交流電源輸出端。本實(shí)用新型的電源裝置結(jié)構(gòu)簡單，輸出電壓穩(wěn)定，安全可靠。將其應(yīng)用在只能提供單相交流供電而不能提供三相交流供電的場(chǎng)合中，可以提供三相交流電源輸出，從而滿足了需要三相交流供電的負(fù)載的使用要求。尤其適合應(yīng)用于農(nóng)村的田間地頭來為電動(dòng)農(nóng)機(jī)或者農(nóng)具供電，以提高農(nóng)民的農(nóng)作效率。
文檔編號(hào)H02M5/44GK201674404SQ20092027778
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者宋曉輝, 楊亮, 梁英, 王巖, 盛萬興, 隋學(xué)禮 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院;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