[發明專利]節能型雙三相整流系統

在審

• 申請號: 201410333267.2
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN105262346A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 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: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電技術變流中的整流器領域，具體地說，是提出一類采用三相交流電壓輸入，大功率直流電輸出的多相整流設備。

背景技術

在電整流器技術領域，大功率的直流輸出普遍采用三相整流器，原因是三相整流器比單相整流器輸出電壓高、功率大、紋波小、電壓穩定度好。但是，繼續增加三相整流器的輸出電功率，由于流入整流器交流端的是非正弦的電流，含有很多諧波，造成電壓畸變，將對電網注入大量諧波污染、諧波損耗，同時交流側的功率因數也將隨之降低。對此，通常是采用PWM整流，或者是采用諧波處理和功率因數調節設備加以改進，而更傳統的做法是采用變壓器移相，獲得多相電，然后用多相整流器整流的方法來解決。要提高整流設備的脈波數，就需要采用多脈波整流變壓器。在物理機制上，多脈波整流變壓器可以理解為，將三相電變換為多相電，以降低非正弦的電流引起的電網電壓畸變并提高功率因數。相數越多，直流電流對交流電壓波形產生的畸變越小，交流電壓中的諧波越少，功率因數越高，但整流變壓器的數量會隨著相數的增加而增多，當然采用整流變壓器也必然會增加很多成本。對于大功率整流而言，整個整流器裝置的輸出能力和效率更是系統設備最關注的要點。諧波會增加電能損耗，加上變壓器的損耗，都會降低整個整流器系統的能耗。

發明內容

本發明的目的首先是揭示雙三相整流器的增效節能機理，即“交叉線電壓效應”，以提高整流器裝置的輸出能力和效率；進而，減省掉整流變壓器，節約變相的成本。方法在于利用系統中的移相電路產生另一組對稱三相電，與原有對稱三相電相差一定的電角度，兩組三相電一起進入雙三相整流器，通過“交叉線電壓效應”，以達到提高整流器裝置的輸出能力和效率的節能節材總目標。

本發明的雙三相整流系統由三相交流電源(1)、三相功率因數補償電容器C、整流器A(3)構成，三相功率因數補償電容器C跨接在三相線電壓u、v、w間，三相電接入三相整流器A的交流端，其特征為，系統中還有移相電路(2)和整流器B；移相電路將線電壓u、v、w相移為另一組三相電x、y、z并接入整流器B的交流端；三相整流器A與三相整流器B的直流輸出端必須直接并聯連接；由雙三相電系產生的交叉線電壓所新增的電壓和功率，使系統具有高效節能的優點。

本發明的技術效果是明顯的，首先，采用雙三相整流器拓撲結構有提高整流器直流輸出電壓、輸出功率和整流效率的特征，具有明顯的節能效果。其次，設備可以不需要多相整流變壓器，既可達到12脈波整流的目標，以降低電網電壓畸變影響和提高功率因數，又降低了設備成本。而代替變壓器作分相運行的是本來已存在的功率因數補償電容器，使該電容器既仍舊可以起到補償電容作用，又執行了分相作用，可謂一舉兩得，也具有節材的效果。

附圖說明

圖1、傳統的三相整流設備電原理線路和相量圖。

圖2、未經濾波的傳統三相整流器整流波形圖。

圖3、雙三相整流器拓撲結構圖。

圖4、雙三相整流器相量圖。

圖5、六相整流器線電壓相量圖。

圖6、雙三相整流器線電壓相量分析圖。

圖7、未經濾波的雙三相整流器直流輸出電壓波形示意圖。

圖8、采用功率因數補償電容器移相的電容器接線圖。

圖9、無整流變壓器雙三相整流系統拓撲結構圖。

圖10、整流器B無輸出時的三相電x相量位置圖。

圖11、整流器B有輸出時的三相電x相量位置圖。

圖12、增加串聯電抗器的雙三相整流系統拓撲結構圖。

具體實施方式

圖1為傳統的三相整流器電原理線路和相量圖。在圖1a)的線路中，三相交流電源(1)通常為電網，電網可以看作一臺等效發電機G，G可以是一種無限大功率的巨型發電機，也可以是一臺有限功率的普通三相交流發電機，三相電以u、v、w表示，u、v、w三根相線接入整流橋A的交流輸入端。三相整流橋A(3)由三個整流分支相并聯，每個分支由兩只整流二極管同方向相串聯，例如D1和D4、D2和D5、D3和D6，在兩只串聯整流二極管的中間接交流電。三個正輸出整流二極管D1～D3和三個負輸出整流二極管D4～D6為直流輸出端，正輸出整流管的負端相并聯，成為直流正端，負輸出整流管的正端相并聯，成為直流負端。

圖1b)為三相交流電的相量圖，三個相電壓Uu、Uv、Uw的終點為u、v、w，三個相電壓相等且呈120°相位差對稱分布，假如相電壓為220V的話，則由相線引出的線電壓為380V，連線uv既代表了線電壓Uuv的相位，其長度又代表了Uuv的電壓數值。