[發明專利]節能型全功率系列整流直流電源裝置

在審

• 申請號: 201410320351.0
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN105281584A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 於岳亮;於菲
• 申請（專利權）人: 上海穩得新能源科技有限公司
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發明領域

本發明屬于電技術領域中的直流電源系統，涉及將電網或交流發電機輸入的單相或三相交流電功率高效變換為直流電的整流電源裝置。

背景技術

在電源變流技術中，整流是用得最多的變流形式，在直流電的應用中，需要將單相或三相交流電整流成直流電流以滿足各種不同功率等級負荷的用電需要。由于需將電網供電的交流電轉換為直流電存在多種電能損耗，例如，整流器損耗、諧波損耗、濾波損耗、變壓器損耗、低功率因數的電阻損耗等等，現有傳統技術和設備的電能轉換效率低，浪費多，設備功率容量潛能沒有充分利用，不符合當今節能減排的總趨勢要求，少有低成本提高效率的系列節能技術。

發明內容

本發明的目的是提高直流整流設備的電源效率，達到減少電能消耗，節電節能的目標。

本發明是這樣實現的，一種主要由整流器或者加上變壓器構成的直流電源系列裝置，其特征為，如采用單相供電，則整流為移相式低紋波整流器；如采用三相供電，則整流為虛擬六相整流器；對于特大功率直流電源，則采用一臺三相變多相的旋轉磁場變壓器和多相整流器代替傳統的多脈波變壓器和整流器構成的低諧波直流整流電源。

本發明的效果是明顯的，對于任何一種功率等級要求的直流電源，本發明所對應的整流器或變壓器都具有比傳統設備更節能的優勢。例如，對于小功率的直流電源裝置，采用單相供電的低紋波整流器可有效增加電壓輸出、降低濾波損耗。對于中功率直流電源裝置，虛擬六相整流器可以克服電網三相電的“線電壓損失”，增加整流器的功率效率，有非常特殊的節能貢獻。對特大功率直流電源裝置來說，采用本發明的帶旋轉磁場變壓器和多相整流器的直流電源裝置，將大功率的交流電整流成直流電，可有效減少因諧波電流所產生的電網電壓畸變，減少電磁噪音和諧波損耗，一臺三相變多相的旋轉磁場變壓器可以代替多臺多脈波整流變壓器，還能減少多脈波變壓器接線的麻煩，降低系統的造價。

附圖說明

圖1、傳統單相橋式整流器線路結構和整流波形圖。

圖2、本發明的低紋波整流器拓樸結構和整流波形圖。

圖3、用電感移相的低紋波整流器拓樸結構圖。

圖4、理想移相后的單相供電準三相整流器的電壓相量圖。

圖5、本發明的虛擬六相整流器拓樸結構圖和相量圖。

圖6、四相、五相交流電壓相量圖。

圖7、六相、七相交流電壓相量圖。

圖8、本發明的旋轉磁場多相變壓器的外形結構示意圖。

圖9、旋轉磁場多相變壓器的整體線路結構圖。

圖10、本發明的采用旋轉磁場多相變壓器的特大功率直流母線供電的電源結構框圖。

具體實施方式

圖1a)為傳統單相橋式整流器線路結構圖，圖1b)為整流前后的電壓波形圖。整流器為由四個二極管(整流管)D1～D4組成的整流器橋路，形成四個端口，中間兩個端口通入單向交流電，兩頂端口分別為直流電的正負端輸出。如果將一個正弦交流電壓Ua輸入整流器交流端口，就相當于通過整流管將交流電的負半周反轉后成為直流電的正半周，波形見右下端的Ud曲線。如果沒有濾波電容器，則在輸出的直流電壓波形中，Ud從最高端電壓到零電壓，峰谷間的電壓差非常大，也就是說Ud有一個很大的缺口，直流電所含的交流紋波值很大，只有用很大的電解電容器才能使含交流紋波這么大的的直流電符合穩定供電應用的要求，所以其濾波損耗也很大，電解電容器很容易發熱，而發熱正是這種整流電源濾波電能損耗的反映。

圖2為本發明的低紋波整流器拓樸結構圖和整流波形圖。在圖2a)的線路中，增加了移相電路(2)，和增加的二個整流管D5和D6與原有四個整流管組成新的整流器(1)，D1～D4與圖1相同，本發明所增加的一個移相電容器C和二個整流管D5和D6組成了另一條并聯整流支路，相當于由C將交流電壓移相后送入整流器中的D5和D6支路，而移相后的交流電壓經整流后剛好座落于原有直流電壓波形的谷區，如果電容值合適，可使相當大一塊谷區被填補，這樣復合的結果，谷區面積大為縮減，其Ud包絡線呈現較平坦的波形，紋波大大減小。圖2b)為本發明的低紋波整流器整流波形圖，圖中實體部分就是增加的電壓量，可見，低紋波整流器的特征為，單相供電，整流器前有移相電路(2)，整流器增加D5和D6支路，移相后的交流電壓經整流后剛好落入原有直流電壓波形的谷區。低紋波整流器非但波形好，電壓平均值也比傳統單相整流器高。采用低紋波整流器，就不需要用很大的濾波電容，當然濾波損耗將大為減小，這是產生節能效果的一大原因。