一種單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的名稱是一種單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的轉(zhuǎn)換器，涉及一種將電能從一個(gè)單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的負(fù)載。它主要是解決已知的轉(zhuǎn)換器所用的元器件成本高，因此總的制造成本高的問題。本發(fā)明包括整流橋和逆變器，其特征是：在整流橋的輸出端之間連接有一個(gè)可控開關(guān)SREC，一個(gè)二極管Dp的正極連接在整流橋的正向輸出端和直流輸入的有效端，另一個(gè)二極管Dn的負(fù)極連接在整流橋的負(fù)輸出端和直流輸入接地端之間，連接在整流橋輸出端上的電容器組C1、C2的中心點(diǎn)為三相輸出的一相，另外兩相由串聯(lián)的可控硅開關(guān)S11、S12、S21、S22構(gòu)成，上述電容器組C1、C2的中心點(diǎn)通過一個(gè)連接開關(guān)CT連接在單相交流輸入的中性線和整流橋的一個(gè)直流輸出端上。本發(fā)明制造成本低，更大的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明具有電壓加倍功能，并在電源電壓較低時(shí)，仍能正常工作。
【專利說明】—種單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電能轉(zhuǎn)換器，特別是涉及一種將電能從一個(gè)單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的電能轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源，主要用于家庭或小的行業(yè)環(huán)境下的單相電源電壓。圖1和圖2是已知的轉(zhuǎn)換器的電原理圖，圖1示出了單相到三相轉(zhuǎn)換器17，它包含一個(gè)輸入，用于抑制電流諧波的濾波器11，一個(gè)二極管橋12，具有對(duì)可變的供給電壓進(jìn)行整流的交流電壓源16，電容器13和逆變器級(jí)14為負(fù)載15的幅度和頻率提供電壓。圖2又示出另一種結(jié)構(gòu)的單相到三相的轉(zhuǎn)換器。二極管電橋21包含了一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，用于校正輸入功率因數(shù)，此升壓型功率因數(shù)校正(PFC)電路，包括:一個(gè)可控開關(guān)22，一個(gè)電感器23和二極管24。電感器23可減少電流諧波，并在直流電路中提升電路電壓。二極管24用于防止在開關(guān)22斷路和電路電壓突升時(shí)造成直流電容器短路。PFC電路根據(jù)電源電壓來繪制相同相位和形狀的電源電流圖，進(jìn)而來校正轉(zhuǎn)換器的輸入功率因數(shù)。圖1和圖2的逆變器級(jí)14中的每個(gè)輸出相都包含了兩個(gè)可控開關(guān)，即總共六個(gè)開關(guān)形成的三相輸出?？煽亻_關(guān)連接在直流線路電壓輸出端的正極或者負(fù)極上，通過調(diào)制逆變器開關(guān)的簡(jiǎn)易模式來實(shí)現(xiàn)交流電壓的頻率變化。圖1和圖2中所示的結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)換器在低電壓應(yīng)用中的典型例子。這樣的應(yīng)用包括特殊用途的驅(qū)動(dòng)器如家用電器中被作為三相電機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)。圖1和圖2中的轉(zhuǎn)換器也可以作為一個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)用戶定義的應(yīng)用中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。這些應(yīng)用包括驅(qū)動(dòng)泵、風(fēng)機(jī)以及控制電動(dòng)工具。圖1的結(jié)構(gòu)中有一個(gè)大的電感器和六個(gè)可控開關(guān)，這些元器件的成本相當(dāng)高。圖2的結(jié)構(gòu)中可控開關(guān)的數(shù)目是7個(gè)，但所使用的電感器是更小和更便宜的。圖1和圖2的結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)電源電壓，并且沒有提供一個(gè)通用結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)的單相到三相轉(zhuǎn)換器有關(guān)的問題是可控元件的數(shù)量和所需的大電感，提高了總的制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是針對(duì)上述不足，而提供一種制造成本低，可用于多個(gè)電源電壓的單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的轉(zhuǎn)換器。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的轉(zhuǎn)換器包括整流橋和逆變器，其特征是:在整流橋的輸出端之間連接有一個(gè)可控開關(guān)SREC，一個(gè)二極管Dp的正極連接在整流橋的正向輸出端和直流輸入的有效端，另一個(gè)二極管Dn的負(fù)極連接在整流橋的負(fù)輸出端和直流輸入接地端之間，連接在整流橋輸出端上的電容器組Cp C2的中心點(diǎn)為三相輸出的一相，另外兩相由串聯(lián)的可控娃開關(guān)S11、S12、S21、S22構(gòu)成,上述電容器組C1X2的中心點(diǎn)通過一個(gè)連接開關(guān)CT連接在單相交流輸入的中性線和整流橋的一個(gè)直流輸出端上。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的連接開關(guān)CT是繼電器、接觸器或半導(dǎo)體開關(guān)元件。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的連接開關(guān)CT是跳線連接。[0007]本發(fā)明輸出的兩相由逆變器的輸出構(gòu)成，而第三個(gè)輸出相位由直流鏈路的中心點(diǎn)構(gòu)成，本發(fā)明僅包括5個(gè)可控開關(guān)。本發(fā)明轉(zhuǎn)換器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是與現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)相比，減少了主電流路徑中使用的有效部件的數(shù)量，降低了制造成本；本發(fā)明的更大的優(yōu)點(diǎn)是，采用電容器組的中心點(diǎn)作為三相輸?shù)囊幌啵撝行狞c(diǎn)通過一個(gè)可控的連接開關(guān)連接到單相電源和整流橋輸出直流電源的一端上，通過該連接開關(guān)的導(dǎo)通和阻塞可控制輸出電壓的倍增；本發(fā)明在電源電壓較低時(shí)仍能正常工作，如110伏或230伏的電源電壓均可正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換器電原理圖。
[0009]圖2是另一種現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換器電原理圖。
[0010]圖3是本發(fā)明的電原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖3所示，本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器17的整流器由二極管Dl，D2，D3，D4構(gòu)成一個(gè)整流橋，二極管整流橋的輸入端在二極管Dl，D2和二極管D3，D4之間，輸出端在二極管Dl，D3和二極管D2，D4之間。接入電感Lin連接在二極管整流橋的正輸入端。在整流橋的輸出端之間連接有一個(gè)可控開關(guān)SREC，一個(gè)阻塞二極管Dp的正極連接在整流橋的正向輸出端和直流輸入的有效端，另一個(gè)阻塞二極管Dn的負(fù)極連接在整流橋的負(fù)極輸出端的直流母線和直流輸入接地端之間。阻塞二極管的極性，使得電流可以流動(dòng)到正電源電壓的DC鏈路的整流橋的正輸出端和負(fù)電源軌的DC鏈路的整流橋的負(fù)輸出。可控開關(guān)SREC用于校正功率因數(shù)，并與作為一個(gè)升壓器的電感Lin —起行動(dòng)?？煽亻_關(guān)SREC的控制以已知的方式通過修改的輸入電流波形進(jìn)行功率因數(shù)校正。串聯(lián)連接的電容器C1，C2組成的電容器組連接在整流橋的輸出端上，電容器組的正，負(fù)電壓軌之間以正常的方式連接。電容器組的中心點(diǎn)即為三相輸出中的一相，電容器組的中心點(diǎn)通過一個(gè)連接開關(guān)CT連接在單相交流輸入的中性線和整流橋的一個(gè)輸出端上，4個(gè)可控開關(guān)Sll，S21，S12，S22和它們的并聯(lián)的二極管Dll, D21，D12，D22構(gòu)成本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的逆變器。這些開關(guān)和相應(yīng)的二極管并聯(lián)組成三相輸出的兩個(gè)階段的輸出，通過連接串聯(lián)的開關(guān)之間的正和負(fù)軌的直流母線，輸出所述串聯(lián)連接在中間的形成。利用這些開關(guān)或正或負(fù)的直流母線電壓可以連接到輸出端，為三相負(fù)載15提供三相直流電源。連接開關(guān)CT可以是例如繼電器，接觸器，跳線或類似的裝置，可用于電容器組的中心點(diǎn)連接到負(fù)輸入端的交流電源。是連接開關(guān)CT非公開的直流母線電壓的一倍，相對(duì)于接觸器處于打開位置。充電電流的直流電路電容器組充電電容器組的上限或下限的一半。當(dāng)電流從電源16通過二極管Dl和可控開關(guān)SREC阻塞時(shí)，電源通過二極管Dp和電容器Cl的電流返回。當(dāng)電流的方向是相反的，可控開關(guān)SREC阻塞二極管Dn和二極管D2的電容C2充電的電流流過。兩個(gè)電容器Cl和C2充電到電源電壓的最大，從而增加一倍后的直流母線電壓。本發(fā)明的電容器組的中心點(diǎn)可連接到交流電源的中性線。轉(zhuǎn)換器的電路裝置可以有選擇地使用不同的電源電壓，以適應(yīng)當(dāng)電壓倍增功能是否正在使用，即中心點(diǎn)連接，該轉(zhuǎn)換器是適合用于在較低的電源電壓，電壓倍增功能可以通過一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)，當(dāng)需要電壓倍增模式時(shí)，將連接開關(guān)CT設(shè)為ON狀態(tài)(導(dǎo)通)，當(dāng)不需要電壓加倍時(shí)，轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)將連接開關(guān)CT設(shè)置為OFF狀態(tài)(阻塞)，既連接開關(guān)CT是可控的，例如，繼電器或接觸器，或者是采用半導(dǎo)體開關(guān)，連接開關(guān)CT也可以采用設(shè)在轉(zhuǎn)換器的殼體或外殼內(nèi)部的手動(dòng)操作的切換開關(guān)。連接開關(guān)CT也可以采用跳線或類似的連接。
【權(quán)利要求】
1.一種單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的轉(zhuǎn)換器，包括整流橋和逆變器，其特征是:在整流橋的輸出端之間連接有一個(gè)可控開關(guān)SREC，一個(gè)二極管Dp的正極連接在整流橋的正向輸出端和直流輸入的有效端，另一個(gè)二極管Dn的負(fù)極連接在整流橋的負(fù)輸出端和直流輸入接地端之間，連接在整流橋輸出端上的電容器組Cp C2的中心點(diǎn)為三相輸出的一相，另外兩相由串聯(lián)的可控硅開關(guān)Sn、S12、S21、S22構(gòu)成，上述電容器組Q、C2的中心點(diǎn)通過一個(gè)連接開關(guān)CT連接在單相交流輸入的中性線和整流橋的一個(gè)直流輸出端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的轉(zhuǎn)換器，其特征是:所述的連接開關(guān)CT是繼電器、接觸器或半導(dǎo)體開關(guān)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源的轉(zhuǎn)換器，其特征是:所述的連接開關(guān)CT是跳線連接。
【文檔編號(hào)】H02M5/48GK103683969SQ201310340801
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】郭軍建 申請(qǐng)人:襄陽南車電氣系統(tǒng)技術(shù)有限公司