[發(fā)明專利]交流電壓控制裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980117548.1
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN102047546A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嶋田隆一
• 申請（專利權(quán)）人: 莫斯科技株式會社
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及連接在交流電源與感應(yīng)性負(fù)載之間的交流電壓控制裝置，涉及利用磁能再生開關(guān)來對負(fù)載電壓的調(diào)整進(jìn)行控制的交流電壓控制裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)在，電能系統(tǒng)成為片刻也不能停止的重要的社會設(shè)施，而負(fù)載電壓的穩(wěn)定及其控制是非常重要的。

在電力系統(tǒng)中，由于白熾燈點(diǎn)亮?xí)r的沖擊電流等短時間的過電流、感應(yīng)電動機(jī)起動時的沖擊和變壓器的初始勵磁涌流時的飽和沖擊電流等造成的短時間的電壓下降，有可能對設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生障礙，因而供給側(cè)提供較高的電壓。

在電力供給系統(tǒng)中，作為針對最大負(fù)載時的配電線路的電壓下降的對策，有將電壓增大幾％進(jìn)行供給的趨勢，但由于達(dá)到最大負(fù)載的頻度通常不怎么多，所以往往無必要地消耗掉大于額定部分的電壓量。結(jié)果，在未被逆變的熒光燈、汞燈、鈉燈等的照明中，明亮程度超過必要程度，只是這些放電燈即可適當(dāng)?shù)厥馆斎腚妷哼B續(xù)下降，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能調(diào)光。另外，在通用感應(yīng)電動機(jī)中，由于鐵損的增加，電力效率下降。在小型感應(yīng)電動機(jī)中，在以約70％以下的負(fù)載率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時，使負(fù)載電壓略微低于額定，將會使電動機(jī)效率提高，這些是眾所周知的。

以往，為了適當(dāng)調(diào)整交流電壓，通常通過變壓器的抽頭切換來進(jìn)行調(diào)整。但是，對于機(jī)械式的情況，通過切換而輸出的電壓是階段式的，存在動作上產(chǎn)生時間延遲的問題。另外，滑動式變壓器(slidec)比較昂貴，而且耐久性也存在問題。在逆變器/變換器的背對背方式中，由于不需要改變頻率，所以認(rèn)為其應(yīng)用成本高，電力損耗也大。

另外，在直流電路中，在把電力從交流轉(zhuǎn)換為直流后，利用直流電壓調(diào)整電路將電壓控制為固定值，而在交流側(cè)進(jìn)行相同控制的技術(shù)，過去曾存在利用鐵諧振的磁放大器，但在之后幾乎沒有得到發(fā)展。采用晶閘管的交流電壓調(diào)整器存在電流波形失真、且電壓控制的結(jié)果為電流成為了延遲功率因數(shù)(電流比電壓延遲的狀態(tài))的缺點(diǎn)。在如感應(yīng)性負(fù)載那樣的延遲功率因數(shù)負(fù)載中，還存在如下問題：在電壓切斷時產(chǎn)生高電壓，電壓噪聲大。

另外，作為另外一種電路技術(shù)提出了被稱為磁能再生開關(guān)(以下稱為“MERS”)的技術(shù)，并已經(jīng)獲得專利(參照專利文獻(xiàn)1)。

MERS使用不具有逆向截止能力、即逆向?qū)ㄐ偷拈_關(guān)電路/半導(dǎo)體元件。作為逆向?qū)ㄐ偷拈_關(guān)電路/半導(dǎo)體元件，例如可以列舉對于自消弧型元件和二極管，將自消弧型元件的正極側(cè)和二極管的負(fù)極側(cè)連接，而且將自消弧型元件的負(fù)極側(cè)和二極管的正極側(cè)連接(以下簡稱為“逆向并聯(lián)”連接)而形成的電路，或者在制造時內(nèi)置了寄生二極管的大功率MOSFET等半導(dǎo)體元件等(以下，把這些逆向?qū)ㄐ偷拈_關(guān)電路/半導(dǎo)體元件簡稱為“逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)”)。

MERS由全橋電路和連接在全橋電路的正極端子與負(fù)極端子之間的電容器構(gòu)成，其中，該全橋電路構(gòu)成為針對第1逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)腳(switch-leg)和第2逆向?qū)?!-- SIPO -->通型半導(dǎo)體開關(guān)腳，將第1逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)和第3逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的正極彼此連接作為正極端子，而且將第2逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)和第4逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的負(fù)極彼此連接作為負(fù)極端子，其中，在該第1逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)腳中，將構(gòu)成第1逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的自消弧型元件的負(fù)極側(cè)(以下簡稱為“逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的負(fù)極側(cè)”)、和構(gòu)成第2逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的自消弧型元件的正極側(cè)(以下簡稱為“逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的正極側(cè)”)的連接點(diǎn)作為第1交流端子，在該第2逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)腳中，將第3逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的負(fù)極側(cè)和第4逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的正極側(cè)的連接點(diǎn)作為第2交流端子。

在全橋電路的第1交流端子與第2交流端子之間連接MERS的控制對象的電路。

把第1逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)和第4逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)作為第1對，把第2逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)和第3逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)作為第2對，在把構(gòu)成第1對的兩個逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的自消弧型元件設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)(以下簡稱為“使逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通的狀態(tài)”)時，把構(gòu)成第2對的兩個逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的自消弧型元件設(shè)為截止?fàn)顟B(tài)(以下簡稱為“使逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)截止的狀態(tài)”)，在第1對成為截止?fàn)顟B(tài)時，通過控制逆向?qū)ㄐ桶雽?dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通/截止的狀態(tài)，使第2對成為導(dǎo)通狀態(tài)，在MERS中，當(dāng)電路的電流被切斷時，電容器吸收在全橋電路和控制對象的電路整體中蓄積的“緩沖能量”，并作為能夠在控制對象的電路中再生的電流雙向的開關(guān)電路發(fā)揮作用。根據(jù)控制的目的及范圍，能夠?qū)⒃诳刂茖ο蟮碾娐妨鬟^的電流的方向切換為正向和反向。