三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路的制作方法
【專利摘要】三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路，它由1個(gè)三相整流變壓器、13個(gè)整流器件及其觸發(fā)電路組成，三相整流變壓器次級(jí)6個(gè)整流繞組連接成有公共中心點(diǎn)的正向和反向雙星形，7個(gè)整流器件的陰極和整流二極管的陰極與直流輸出正端連接，其中6個(gè)整流器件的陽極分別與雙反星形連接的6個(gè)次級(jí)整流繞組端頭連接，1個(gè)整流器件的陽極與雙反星形公共中心點(diǎn)連接，另6個(gè)整流器件的陽極與直流輸出負(fù)端連接，其陰極分別與雙反星形連接的6個(gè)次級(jí)整流繞組端頭連接，每個(gè)雙反星形連接的6個(gè)整流繞組端頭連接有1個(gè)整流器件的陰極和1個(gè)整流器件的陽極，12個(gè)整流器件2組或1組有觸發(fā)信號(hào)。它具有功率因數(shù)高輸出電流大的優(yōu)點(diǎn)，用于大功率相控整器有較好的節(jié)能效益。
【專利說明】
三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路
[0001][— ]技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及三相高功率因數(shù)復(fù)式可控整流電路，尤其是13個(gè)整流器件的三相復(fù)式可控整流電路。
[0002][二]【背景技術(shù)】目前，大功率可控整流電路在高電壓輸出領(lǐng)域采用三相橋式可控整流電路，在低電壓大電流輸出領(lǐng)域采用帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路。這兩種可控整流電路只在最高輸出電壓時(shí)才有一個(gè)最佳功率因數(shù)點(diǎn)，輸出電壓越低，整流電路功率因數(shù)越低，輸出電流越小，諧波電壓越大，效率也越低。因此，已有大功率可控整流電路在調(diào)低輸出電壓使用時(shí)，都存在著功率因數(shù)低、輸出電流小、諧波大、效率低等一系列的問題。為使大功率可控整流電路在調(diào)低電壓時(shí)能夠輸出額定電流，就必須加大整流變壓器和器件的容量，制造可控整流設(shè)備時(shí)就很費(fèi)材料，使用可控整流設(shè)備時(shí)就很費(fèi)電，并對電網(wǎng)造成嚴(yán)重諧波電流污染。
[0003]CN8710554A專利公告中公開了同一發(fā)明人發(fā)明的單相橋式與全波相結(jié)合的單相“橋全可控整流電路”。它有兩個(gè)最佳功率因數(shù)點(diǎn)，一個(gè)在最高電壓點(diǎn)，另一個(gè)在50%輸出最高電壓點(diǎn)，並且還具有:在調(diào)低輸出電壓時(shí)其輸出直流電流還可以增大的優(yōu)良相控整流性能，這種單相可控整流電路的發(fā)明開創(chuàng)了雙控制角控制復(fù)式相控整流電路的先河，使相控整流電路在調(diào)節(jié)直流輸出電壓的同時(shí)還能調(diào)節(jié)功率因數(shù)或者諧波，成為世界首個(gè)“綠色”相控整流電路，同時(shí)還使單相可控整流電路由三類變成半波、全波、橋式和橋全四類可控整流電路，因此，1987年發(fā)明的橋全可控整流電路在世界相控科學(xué)發(fā)展史上具有里程碑的意義一一由“經(jīng)典相控”到“綠色相控”:的轉(zhuǎn)折。聯(lián)合國科技信息促進(jìn)系統(tǒng)1993年就以電路發(fā)明人姓氏命名為:龔氏橋全可控整流電路。這種電路發(fā)明后，發(fā)明人曾發(fā)明三相領(lǐng)域內(nèi)多個(gè)雙控制角復(fù)式可控整流電路，但本領(lǐng)域的科技人員都希望在三相領(lǐng)域也能發(fā)明相類似龔氏橋全可控整流電路性能的新的三相復(fù)式可控整流電路，因?yàn)樗写蠊β氏嗫卣髟O(shè)備都是要應(yīng)用三相領(lǐng)域經(jīng)典和新發(fā)明的相控整流電路設(shè)計(jì)制造。
[0004]{三}
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的在于提供一種三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路，它也有2它有兩個(gè)最佳功率因數(shù)點(diǎn)，一個(gè)在最高電壓點(diǎn)，另一個(gè)在50%輸出最高電壓點(diǎn)，並且還具有:在調(diào)低輸出電壓時(shí)其輸出直流電流還可以增大的優(yōu)良相控整流性能，也能在調(diào)節(jié)輸出直流電壓的同時(shí)，還能調(diào)節(jié)功率因數(shù)或諧波。因?yàn)閷⑷齻€(gè)單相龔氏橋全橋電路的3個(gè)中心點(diǎn)抽頭連接，中心抽頭與一個(gè)直流輸出端之間只連接有一個(gè)整流器件，它具有比單相龔氏橋全可控整流電路更好性能，也稱它為三相龔氏橋全可控整流電路。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的提供一種三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路，它由I個(gè)三相整流變壓器、13個(gè)整流器件及其觸發(fā)電路組成，整流器件包括整流二極管和晶閘管，三相整流變壓器次級(jí)6個(gè)整流繞組連接成有公共中心點(diǎn)的正向和反向星形，其特征在于:7個(gè)整流器件的陰極與直流輸出正端連接，其中6個(gè)整流器件的陽極分別與正向和反向星形連接的6個(gè)次級(jí)整流繞組端頭連接，I個(gè)整流器件的陽極與正向和反向星形連接的公共中心點(diǎn)連接，另6個(gè)整流器件的陽極與直流輸出負(fù)端連接，其陰極分別與正向和反向星形連接的6個(gè)次級(jí)整流繞組端頭連接，每個(gè)正向和反向星形連接的6個(gè)整流繞組端頭連接有I個(gè)整流器件的陰極和I個(gè)整流器件的陽極，12個(gè)整流器件有2組或I組有相位差的觸發(fā)信號(hào)。
[0006]由于三相橋式可控整流電路有三相全控橋和三相半控橋，而三相整流整流變壓器鐵芯又有五芯柱和三芯柱，因此，本發(fā)明的可控整流電路就有4個(gè)電路:I)三相三芯柱整流變壓器三相全控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路。2)三相三芯柱整流變壓器三相半控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路。3)三相五芯柱整流變壓器三相全控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路。4)三相五芯柱整流變壓器三相半控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路。后2個(gè)電路是對前2個(gè)電路做了重大改進(jìn)后發(fā)明的電路。
[0007][四]【附圖說明】附圖1是本發(fā)明的三相三芯柱整流變壓器三相全控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路。附圖2是本發(fā)明的三相三芯柱整流變壓器三相半控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路。附圖3是本發(fā)明的三相五芯柱整流變壓器三相全控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路。附圖4是本發(fā)的三相五芯柱整流變壓器三相半控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路。其中，B為三相整流變壓器，o-aw-lKO-c、^ -a7、c/ -b7、c/ -C7為六個(gè)次級(jí)整流繞組，Vl?Vl 2為晶閘管，D和Dl?D6為整流二極管，α 1、α2、α為控制信號(hào)控制角。
[0008][五]【具體實(shí)施方式】附圖1可知:三相整流變壓器3個(gè)初級(jí)繞組三角形連接，6個(gè)次級(jí)整流繞組連接成雙反星形，兩個(gè)星形的中心點(diǎn)o、c/、整流二極管D的陽極三點(diǎn)連接，D的另一端與直接輸出的正端I連接，雙反星形繞組6個(gè)端頭,b7、z')分別與6個(gè)晶閘管Vl?V6的陰極、另6個(gè)晶閘管V7?Vl2的陽極連接，晶閘管Vl?V6的陽極與直流輸出的負(fù)端2連接，由觸發(fā)角α I控制，晶閘管V7?Vl 2的陰極與直流輸出正端連接，由觸發(fā)角α2控制。
[0009]當(dāng)只有控制角α?時(shí)，6個(gè)晶閘管Vl?V6組成6相半波可控整流，通過整流二極管D在2個(gè)直流輸出端1、2輸出六相半波可控整流電壓。當(dāng)再加觸發(fā)信號(hào)α2觸發(fā)晶閘管V7?V12時(shí)，6個(gè)相閘管V7?V12導(dǎo)通，2個(gè)直流輸出兩端輸出a-a, ,b-b7 ,c-c7和2個(gè)反星形連接的三相半控橋整流電壓，其最高輸出電壓是六相半波整流的2倍。因此，在有2個(gè)控制角控制時(shí)，就可輸出前面部分是六相半波可控整流電壓，而后面部分是三橋半控橋可控整流電壓，它在半壓和全壓輸出時(shí)各有I個(gè)最佳功率因數(shù)點(diǎn)，在輸出電壓調(diào)低時(shí)，就有比單相橋全可控整流電路更好性能。由于有兩個(gè)控制角，對應(yīng)于一個(gè)輸出直流電壓就有多種兩個(gè)控制角的組合，也就是說直流輸出電壓是兩個(gè)控制角的多值函數(shù)，就可實(shí)現(xiàn)在控制調(diào)節(jié)輸出電壓的同時(shí)，還能調(diào)節(jié)功率因數(shù)或諧波，且在調(diào)低輸出電壓的時(shí)，輸出直流電流還允許起超過最高輸出電壓時(shí)的最大值的優(yōu)越性能，成為三相相控整流電路中的復(fù)式和綠色相控整流電路。
[0010]在今年交通大學(xué)建校120周年大慶期間，西安交大的一位教授高度評(píng)價(jià)同一發(fā)明人發(fā)明的單相龔氏橋全可控整流電路，並且說了一句如果它能用在三相整流器上就好！聽到這句話是橋全可控整流發(fā)明已過去28年之后，在母校建校120周年和西迀60周年喜慶期間，它深深刻在發(fā)明人的心中，時(shí)間再過了一個(gè)多月，發(fā)明了本發(fā)明的三相龔氏橋全可控整流電路，這發(fā)明首先要感謝重大節(jié)慶期間題出這個(gè)問題的那位教授！因提出問題比解決問題更重要。
[0011]附圖2對比附圖1可知:它只是將附圖1中的6個(gè)晶閘管Vl?V6換成整流二極管Dl?B6就發(fā)明了只有I個(gè)控制角，從半壓開始調(diào)壓的三相半控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路。它的應(yīng)用價(jià)值在于:有的三相大功率整流器的調(diào)壓范圍要求較小，半壓開始調(diào)壓到全壓之間調(diào)壓已經(jīng)夠用，這就可節(jié)省I個(gè)觸發(fā)電路和6個(gè)晶閘管與6個(gè)整流二極管之間的差價(jià)。
[0012]六相半波整流和可控整流電路都可以用增加I個(gè)帶中心抽頭的平衡電抗器來提高器件和繞組的導(dǎo)通時(shí)間來提高性能。而附圖1和附圖2增加平衡電抗器會(huì)影響最高輸出電壓的一個(gè)三相橋控電路的工作(串接電抗會(huì)降低輸出電壓)。因此，發(fā)明人將附圖1和2上的整流變壓器的鐵芯由三芯柱鐵芯改五芯柱鐵芯，3個(gè)初級(jí)繞組由角接改星接，就起到六相半波電路部分有平衡電抗器的作用，提高了性能，又不影響三相半控橋電路部分的工作。因此，就發(fā)明了下面2個(gè)比附圖1和附圖2更好的五芯柱三相復(fù)式可控整流電路。
[0013]附件3可知:它與附圖1的可控整流電路相同，只是三相整流變壓器的3個(gè)初級(jí)繞組由三角形連接改為星形連接，和整流變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)由三芯柱改五芯柱。由于五芯柱鉄芯能使六相半波整流電路中的6個(gè)晶閘管和6個(gè)整流繞組的導(dǎo)通角增加一倍，起到帶有平衡電抗器的六相半波相同的作用，從而大大提高了6個(gè)晶閘管和6個(gè)整流繞組在該電路六相半波可控整流時(shí)的利用率，因此，附圖1的電路性能比附圖1更先進(jìn)。
[0014]附件4可知:它與附圖2的可控整流電路相同，只是三相整流變壓器的3個(gè)初級(jí)繞組由三角形連接改星形連接，和整流變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)由三芯柱改五芯柱。由于五芯柱鉄芯能使六相半波整流電路中的6個(gè)整流二極管和6個(gè)整流繞組的導(dǎo)通角增加一倍，起到帶有平衡電抗器的六相半波相同的作用，從而大大提高了 6個(gè)整流二極管和6個(gè)整流繞組在該電路六相半波整流時(shí)的利用率，因此，附圖4的電路性能比附圖2更先進(jìn)。
[0015]由上可知，本發(fā)明的4個(gè)三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路都具有與比單相龔氏橋全可控整流電路更好的性能，因此，也可稱它們?yōu)槿囝I(lǐng)域內(nèi)的龔氏橋全可控整流電路。它們可廣泛用于三相大功率高功率因數(shù)綠色相控整流設(shè)備，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路，它由I個(gè)三相整流變壓器、13個(gè)整流器件及其觸發(fā)電路組成，整流器件包括整流二極管和晶閘管，三相整流變壓器次級(jí)6個(gè)整流繞組連接成有公共中心點(diǎn)的正向和反向星形，其特征在于:7個(gè)整流器件的陰極與直流輸出正端連接，其6個(gè)整流器件的陽極分別與正向和反向星形連接的6個(gè)次級(jí)整流繞組端頭連接，I個(gè)整流器件的陽極與正向和反向星形連接的公共中心點(diǎn)連接，另6個(gè)整流器件的陽極與直流輸出負(fù)端連接，其陰極分別與正向和反向星形連接的6個(gè)次級(jí)整流繞組端頭連接，每個(gè)正向和反向星形連接的6個(gè)整流繞組端頭連接有I個(gè)整流器件的陰極和I個(gè)整流器件的陽極，12個(gè)整流器件有2組或I組有相位差的觸發(fā)信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路，它由三相全控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路，其特征在于:其特征在于:所述的13個(gè)整流器件是12個(gè)晶閘管和I個(gè)整流二極管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路，它由三相半控橋和六相半波相結(jié)合的可控整流電路，其特征在于:其特征在于:所述的13個(gè)整流器件是6個(gè)晶閘管和7個(gè)整流二極管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相橋式和六相半波相結(jié)合的可控整流電路，其特征在于:三相整流變壓器的鐵芯是五芯柱鐵心D
【文檔編號(hào)】H02M7/162GK106026696SQ201610474439
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】龔秋聲
【申請人】龔秋聲