專利名稱：一種低壓大電流直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低壓大電流直流電源，特別涉及一種輸出幾千安培以上電流的可控直流電源。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展以及交流電在工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的缺點日益突出，低壓大電流直流電能得到人們的重視。目前，低壓大電流直流電源廣泛采用直降式有載開關(guān)整流變壓器供電的結(jié)構(gòu)，整流變壓器一次側(cè)帶抽頭，二次側(cè)雙反星形接線，有載開關(guān)作為有級粗調(diào)，晶閘管作為級內(nèi)細(xì)調(diào)。該結(jié)構(gòu)電源控制方法復(fù)雜、操作麻煩，在大電流側(cè)設(shè)計觸發(fā)及其保護(hù)電路難度大；而且整流裝置采用可控器件影響會電源容量，成本很高
實用新型內(nèi)容
·本實用新型的目的是提供一種低壓大電流直流電源，用以解決現(xiàn)有直降式有載調(diào)壓供電方式控制方法復(fù)雜、操作麻煩，在大電流側(cè)設(shè)計觸發(fā)及其保護(hù)電路難度大、成本高的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的方案是一種低壓大電流直流電源，包括分別連接三相交流電源的三個交流調(diào)壓電路，每個交流調(diào)壓電路連接一個單相整流變壓器，每個單相整流變壓器具有一個原邊與兩個匝數(shù)相等、極性相反的副邊繞組，三個單相整流變壓器的六個副邊繞組連接雙反星形整流電路；所述交流調(diào)壓電路包括與對應(yīng)相原邊繞組串聯(lián)的兩個反并聯(lián)可控開關(guān)管。所述可控開關(guān)管為IGBT。所述雙反星形整流電路為帶平衡電抗器的雙反星形不控整流電路。各單相整流變壓器的原邊繞組均并聯(lián)有RC阻容吸收電路。各單相整流變壓器的每個副邊繞組均并聯(lián)有RC阻容吸收電路。本實用新型在一次側(cè)(小電流側(cè))增加交流(交-交)調(diào)壓電路，通過改變開關(guān)管觸發(fā)角控制調(diào)整一次側(cè)電壓，不用再進(jìn)行有載調(diào)壓。簡化了電源的控制方法和步驟，而且將控制放在小電流側(cè)進(jìn)行，觸發(fā)和保護(hù)電路設(shè)計較容易。并且，本實用新型采用三個單相三繞組變壓器，取代原來的一個三相變壓器，能夠解決三相交流調(diào)壓造成的變壓器磁通量不平衡、進(jìn)而造成的輸出電壓不等的問題。整個電路在較低電流側(cè)使用可控器件，較高電流側(cè)只需使用二極管整流，從而簡化結(jié)構(gòu)、降低成本。另外，在雙反星形整流電路中，用二極管替換可控開關(guān)管，簡化了相關(guān)電路，而且不會影響電源容量，成本也較低。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型的電路圖；[0013]圖3是本實用新型在額定輸出為30V/2000A情況下，純阻性負(fù)載在不同控制角的電流輸出波形；圖4是本實用新型在額定輸出為30V/2000A情況下，感性負(fù)載時不同控制角的電流輸出波形。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖I所示的低壓大電流直流電源，包括依次連接的交流調(diào)壓電路1，單相整流變壓器2，雙反星形整流電路。如圖2，交流調(diào)壓電路I分為三相(A相調(diào)壓電路4、B相調(diào)壓電路5和C相調(diào)壓電路6)，與三個單相整流變壓器2對應(yīng)。以A相為例，A相調(diào)壓電路4由串聯(lián)在A相整流變壓器Tl的兩個反并聯(lián)IGBT構(gòu)成。作為其他實施方式，也可以采用其它可控開關(guān)管替代IGBTjB GT0，電力場效應(yīng)管等等。電路通過改變IGBT的導(dǎo)通角來實現(xiàn)對輸出電流、電壓的控制。 單相整流變壓器2為降壓變壓器，A相整流變壓器Tl，B相整流變壓器T2，C相整流變壓器T3，它們的原本Τ1-1、Τ1-2、Τ1-3分別對應(yīng)連接調(diào)壓電路4、5、6，每個單相整流變壓器有兩個副邊繞組(匝數(shù)相關(guān)、極性相反，Τ1-2、Τ1-3，Τ2-2、Τ2-3，Τ3_2、Τ3-3)，連接成雙反星形，與對應(yīng)整流二極管(D1-D6)形成雙反星形不控整流電路。每組副邊繞組連接整流二極管，形成兩個三相半波整流電路，兩個三相半波整流電路的中性點之間接設(shè)有平衡電抗器Lp，每個整流二極管的陰極連接在一起構(gòu)成雙反星形不控整流電路的正極，平衡電抗器Lp的中間抽頭構(gòu)成雙反星形不控整流電路的負(fù)極b，如圖2中Rd為負(fù)載。采用三個單相三繞組變壓器能夠解決三相交流調(diào)壓造成的變壓器磁通量不平衡、進(jìn)而造成的輸出電壓不等的問題。整個電路在較低電流側(cè)使用可控器件，較高電流側(cè)只需使用二極管整流，從而簡化結(jié)構(gòu)、降低成本。單相整流變壓器原邊、副邊繞組均并聯(lián)有RC阻容吸收電路(RC1-RC9)。RC阻容吸收回路對繞組在電流瞬變時產(chǎn)生的自感電動勢進(jìn)行鉗位，并對電路中因dV/dt對功率器件所造成的沖擊進(jìn)行抑制，使單相整流變壓器副邊輸出波形平滑的電壓。整流橋臂D1、D3、D5為一組三相半波整流電路，整流橋壁D4、D6、D2為另一組三相半波整流電路，這兩組三相半波整流電路組成了雙反星形整流電路，平衡電抗器Lp保證任意時刻兩組三相半波整流電路能同時導(dǎo)電，每組承擔(dān)一半負(fù)載，故二極管的選擇和單相整流變壓器二次繞組額定容量的確定只要按額定電流的一半計算即可。本發(fā)明是適用于熔融石英爐、電阻爐、電解電鍍，實驗測試平臺等領(lǐng)域的低壓大電流直流電源。圖3、圖4是以額定輸出為30V/2000A時電路在不同性質(zhì)負(fù)載下輸出的電流波形圖。因為該電路三相電在0° 30°是不受控的，所以將30°記為交流調(diào)壓器觸發(fā)控制角a的起點，即該處a=0°。圖3是純阻性負(fù)載在控制角為0°、30°、60°時電流的輸出波形，圖4是感性負(fù)載在控制角為0°、30°、60°時電流的輸出波形?？梢姳景l(fā)明操作簡單、適應(yīng)能力強(qiáng)、動態(tài)效果好、使用二極管整流使得電路容量的得到大幅度提高，在實際中有很大應(yīng)用價值。
權(quán)利要求1.一種低壓大電流直流電源，其特征在于，包括分別連接三相交流電源的三個交流調(diào)壓電路，每個交流調(diào)壓電路連接一個單相整流變壓器，每個單相整流變壓器具有一個原邊與兩個匝數(shù)相等、極性相反的副邊繞組，三個單相整流變壓器的六個副邊繞組連接雙反星形整流電路；所述交流調(diào)壓電路包括與對應(yīng)相原邊繞組串聯(lián)的兩個反并聯(lián)可控開關(guān)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低壓大電流直流電源，其特征在于，所述可控開關(guān)管為IGBT。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低壓大電流直流電源，其特征在于，所述雙反星形整流電路為帶平衡電抗器的雙反星形不控整流電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低壓大電流直流電源，其特征在于，各單相整流變壓器的原邊繞組均并聯(lián)有RC阻容吸收電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種低壓大電流直流電源，其特征在于，各單相整流變壓器的每個副邊繞組均并聯(lián)有RC阻容吸收電路。
專利摘要本實用新型涉及一種低壓大電流直流電源，用以解決現(xiàn)有直降式有載調(diào)壓供電方式控制方法復(fù)雜、操作麻煩，在大電流側(cè)設(shè)計觸發(fā)及其保護(hù)電路難度大、成本高的問題。本實用新型在一次側(cè)(小電流側(cè))增加交流(交-交)調(diào)壓電路，通過改變開關(guān)管觸發(fā)角控制調(diào)整一次側(cè)電壓，不用再進(jìn)行有載調(diào)壓。簡化了電源的控制方法和步驟，而且將控制放在小電流側(cè)進(jìn)行，觸發(fā)和保護(hù)電路設(shè)計較容易。并且，本實用新型采用三個單相三繞組變壓器，取代原來的一個三相變壓器，能夠解決三相交流調(diào)壓造成的變壓器磁通量不平衡、進(jìn)而造成的輸出電壓不等的問題。整個電路在較低電流側(cè)使用可控器件，較高電流側(cè)只需使用二極管整流，從而簡化結(jié)構(gòu)、降低成本。
文檔編號H02M7/08GK202713162SQ201220197598
公開日2013年1月30日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者馬建偉, 楊丹峰, 宋書中 申請人:河南科技大學(xué)東海硅產(chǎn)業(yè)節(jié)能技術(shù)研究院