五芯柱中心點有續(xù)流管的三相全控橋整流電路的制作方法
【專利摘要】五芯柱中心點有續(xù)流管的三相全控橋整流電路，它由五芯柱整流變壓器、濾波電感、二極管、晶閘管及其觸發(fā)電路組成，整流變壓器的初、次級繞組星形連接，星形連接中心點連接有2個續(xù)流二極管，6個晶閘管組成三相全控橋電路整流電路為基礎(chǔ)電路。用一臺五芯柱整流變壓器和2個中心點有續(xù)流管的三橋全控橋電路并聯(lián)輸出的雙并三相全控橋電路制造的電源，比法國CEGELEC公司直流電弧爐電源具有更高的技術(shù)性能指標。用一臺五芯柱變壓器，中心點有續(xù)流管的星接三相全控橋和角接三相全控橋組成的有平衡電抗器大功率12脈波的整流電源，其性能遠比星角接三相全控橋的電源性能優(yōu)。本發(fā)明的三種電路在直流電弧爐、電解、電鍍等大功率電源實施會有很好經(jīng)濟和社會效益。
【專利說明】五芯柱中心點有續(xù)流管的三相全控橋整流電路
[0001][一 ]【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及中性點有續(xù)流管和五芯柱整流變壓器的整流電路。
[0002][ 二 ]【背景技術(shù)】現(xiàn)有三相全控橋整流電路僅有五種電路，第一種是由6個晶閘管組成的三相全控橋整流電路；第二種是巴巴特發(fā)明的整流變壓次級繞組中性點有I個續(xù)流管的三相全控橋整流電路:第三種是整流變壓器次級繞組中性點有2個續(xù)流管的三相全控橋整流電路，第四種是同一發(fā)明人發(fā)明的有平衡電抗器的三相全控橋整流電路。第五種是同一發(fā)明人發(fā)明的有平衡電抗器的三相橋式復式全控橋整流電路。前三種三相全控橋整流電路沒有帶平衡電抗器，后二種三相全控橋整流電路有平衡電抗器。
[0003]{三}
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明目的在于:1)簡化上述第四種和第五種三相全控橋整流電路的結(jié)構(gòu)，取消平衡電抗器，但又達到相同的效果。2)擴大輸出電流、大幅度提高功率因數(shù)，減少網(wǎng)側(cè)諧波電流。3)擴大輸出電流、提高功率因數(shù)，減少整流電路輸出諧波電壓。
[0004]為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明采用I個初、次級繞組星形連接的五芯柱三相整流變壓器，替代同一發(fā)明人發(fā)明的有平衡電抗器的三相全控橋整流電路中的初級繞組三角形連接、次級星形連接的三芯柱三相整流變壓器。同樣采用I個初、次級繞組星形連接的五芯柱三相整流變壓器，替代同一發(fā)明人發(fā)明的有平衡電抗器的三相復式全控橋整流電路中的初級繞組三角形連接、次級星形連接的三芯柱三相整流變壓器。就可取消上述第四種和第五種電路中的平衡電抗器而達到相同效果，從而使電路結(jié)構(gòu)簡化成有2個續(xù)流管的三相全控橋整流電路和有2個續(xù)流管的三相復式全控橋整流電路。其原理與采用五芯柱初、次級星形連接的六相半波整流電路，體代三芯柱初級繞組三角形連接，次級星形連接有平衡電抗器六相半波整流電路有相同效果的作用相類同。為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明采用實現(xiàn)了第一個目的之后，用一臺五芯柱整流變壓器，2個次級繞組星形，中性點有續(xù)流管的三相全控橋電路相并聯(lián)輸出，并采用雙控制角觸的特殊控制方法來提高整流電路的功率因數(shù)，減少電網(wǎng)側(cè)諧波電流。為了實現(xiàn)第三個目的，本發(fā)明采用實現(xiàn)了第一個目的之后，用一臺五芯柱整流變壓器I個次級星形和I個角形連接的2個三相全控橋電路通過平衡電抗器獲得12脈波的整流電壓，其中有I個是中心點有續(xù)流管的三相全控橋電路。
[0005]本發(fā)明的五芯柱中性點有續(xù)流管的三相全控橋整流電路，它由三相五芯柱整流變壓器(B)、濾波電感(LI)、二極管(Dl?D2)、晶閘管(VI?V6)及其觸發(fā)電路組成，其特征在于:三相五芯柱整流變壓器(B)的初、次級繞組星形連接，濾波電感(LI)、2個二極管(Dl?D2)、6個晶閘管(VI?V6)連按成I個中性點有2個續(xù)流管的三相全控橋串聯(lián)電感濾波整流電路，整流電路的輸出正端(I)與濾波電感(LI) 一端，濾波電感(LI)的另一端(III)與I個二極管(Dl)陰極、3個晶閘管(VI?V3)的陰極連接，整流電路的輸出負端(II)與另I個二極管(D2)陽極和另3個晶閘管(V4?V6)的陽極連接，2個二極管(Dl、D2)另一端與次級繞組中心點(O)連接，6個晶閘管(VI?V6)另一端分別與星形連接的3個次級繞組3端(a、b、c)連接成三相全控橋整流電路。
[0006]本發(fā)明的五芯柱中性點有續(xù)流管的雙并三相橋式全控整流電路，它由五芯柱整流變壓器(B)、2個濾波電感(L1、L2)、4個二極管(Dl?D4)、12個晶閘管(VI?V12)及其特殊觸發(fā)電路組成，其特征在于:五芯柱整流變壓器(B)的3個初級繞組(A1、B1、C1)星形連接，6個次級繞組(a、b、c和a'、b'、c')連接成雙星形,第一次級星形繞組(a、b、c)與濾波電感(LI)、2個二極管(Dl、D2)、6個晶閘管(VI?V6)連接成I個中性點有2個續(xù)流管的三相全控橋串聯(lián)電感濾波的整流電路，整流電路的輸出正端(I)與濾波電感(LI) 一端連接，濾波電感(LI)另一端(III)與I個二極管(Dl)陰極、3個晶閘管(VI?V3)的陰極五點連接，整流電路的輸出負端(II)與另I個二極管(D2)陽極、另3個晶閘管(V4?V6)的陽極五點連接，2個二極管(D1、D2)另一端與次級繞組中心點(O)三點連接，6個晶閘管(VI?V6)另一端分別與次級星形繞組3個端(a、b、c)連接成三相全控橋整流電路，第二次級星形繞組(a'、b'、c')與濾波電感(L2)、2個二極管(D3、D4)、6個晶閘管(V7?V12)連接連接方法與上述相同，構(gòu)成第二個中性點有2個續(xù)流管的三相全控橋串聯(lián)電感濾波的整流電路，2個中性點有續(xù)流管的三橋全控橋串聯(lián)濾波電感的整流電路并聯(lián)輸出，構(gòu)成一個五芯柱中心性有續(xù)流管的雙并三相全控橋整流電路。6個晶閘管(VI?V3和VlO?V12)的觸發(fā)角Ul)與另6個晶閘管(V4?V9)的觸發(fā)角U2)相位不相等(α I古ci2)，通過選擇兩個觸發(fā)角的相位差(α = α1-α2)大小來大幅度提高功率因數(shù)。
[0007]本發(fā)明的五芯柱中性點有續(xù)流管的星角三相全控橋整流電路，其特征在于:輸出端有I個平衡電抗器(L)、I個三相五芯柱整流變器(B)，其次級有I個星形連接(O、a、b、c)繞組和I個線電壓與星形連接相同的三角形連接(a'、b'、c')繞組，星形繞組與2個二極管(Dl、D2)、6個晶閘管(VI?V6)連接成中性點有續(xù)流管的三相全控橋整流電路，三角形繞組與另6個晶閘管連接成三相全控橋整流電路。2個三相全控橋整流電路的輸出2個正端(II1、IV)與平衡電抗器(L)的2個端頭連接，平衡電抗器的中心抽頭與輸出電壓正端(I)連接，輸出電壓負端(II)與2個三相全控橋整流器的負端連接。在2個直流輸出端(1、II)就輸出12脈波整流電壓的五芯柱中性點有續(xù)流管的星角三相全控橋整流電路。
[0008][四]【專利附圖】

【附圖說明】附圖1是五芯柱中性點有續(xù)流管的三相橋式全控整流電路原理圖。
[0009]附圖2是五芯柱中性點有續(xù)流管的雙并三相全控橋整流電路原理圖。
[0010]附圖3是五芯柱中性點有續(xù)流管的星角三相全控橋整流電路電原貍圖。它們的共同特征是有五芯柱三相整流變壓器，并且初級繞組是星形連接，次級繞組星型連接中性點都連接有2個續(xù)流管。
[0011][五]【具體實施方式】附圖1是五芯柱中性點有續(xù)流管的三相全控橋整流電路原理圖。由附圖1可知:三相整流變壓器(B)是I個初級繞組星形連接的變壓器，3個次級繞組連接成星形，中性抽頭(O)上連接有2個續(xù)流二極管(D1、D2)，3個端頭(a、b、c)連接6個晶閘管Vl?V6組成三相全控橋整流電路，同時晶閘管V1、V2、V3、整流二極管D2又組成I個三相半波可控整流電路，晶閘管V4、V5、V6、整流二極管Dl又組成另I個三相半波可控整流電路。由于三相橋式線電壓整流電壓和2個三相相電壓整流電壓在相位上相差30度，因此，當三相橋式全控整流電路線電路的控制角由最小值到最大值調(diào)節(jié)時，相控整流電路的輸出兩端(II1、II)的輸出電壓瞬時值的包絡線，就只有三相線電壓橋式整流的瞬時值，逐漸向前面部分是三相線電壓橋式整流電壓的瞬時值，后面部分是2個三相相電壓半波整電壓瞬時值過度，最后過度到輸出2端只有2個三相相電壓半波整流輸出電壓瞬時值這樣一個過程。又由于整流變壓器是初級繞組星形連接的五芯柱三相整流變壓器，它對次級六相半波整流能起到帶平衡電抗器六相半波整流電路的作用效果，使繞組和器件的導通角度增大到六相半波的2倍，提高了繞組和器件的利用率，減少了損耗，簡化了電路結(jié)構(gòu)，與同一發(fā)明的第四種有平衡電抗器中性點有2個續(xù)流管三相全控橋電路要先進，更具實用價值的重大基礎(chǔ)相控整流電路發(fā)明。發(fā)明之所以稱它為重大基礎(chǔ)電路的發(fā)明，因為，一方面它可廣泛用于制造大功率三相橋式整流電源，另一方面由2個或多電路的多種組合的電路，以及與傳統(tǒng)三角形三相全控等電路組合電路，能生產(chǎn)數(shù)萬安培到數(shù)十萬安培電流大功率超大功率的整流電源，用于大型直流電弧爐，大型電解、電鍍等大工業(yè)場所。
[0012]附圖2是本發(fā)明的五芯柱中性點有續(xù)流管的雙并三相全控橋整流電路原理圖。由附圖1可知:三相整流變壓器(B)是3個初級繞組(A1、B1、C1)星形連接，6個次級繞組(a、b、c和a'、b'、c')連接成雙星形,上面I個級星形繞組(a、b、c)與濾波電感(LI)、2個二極管(D1、D2)、6個晶閘管(VI~V6)連接成I個中性點有2個續(xù)流管的三相全控橋串聯(lián)電感濾波的整流電路。下面I個級星形繞組(a' ,h' ,c')與濾波電感(L2)、2個二極管(D3、D4)、6個晶閘管(V7~V12)連接成另I個中性點有續(xù)流管的三相全控轎串聯(lián)電感濾波的整流電路。2個整流電路并聯(lián)輸出，構(gòu)成一個五芯柱中心性有續(xù)流管的雙并三相全控橋整流電路。
[0013]為了使這種整流電路制造的電源獲得高功率因數(shù)，使2個整流器所產(chǎn)生的諧波在五芯柱整流變壓器能抵消一部分，本整流器采用特殊的移相觸發(fā)電路:圖上6個晶閘管(VI~V3和VlO~V12)的觸發(fā)角(α I)與另6個晶閘管(V4~V9)的觸發(fā)角(α 2)相位不相等U I古α2)。整流電源的直流輸出電壓 是2個觸發(fā)角(α?、α2)的函數(shù)，就是說對應于I個直流輸出電壓有多個α?和α 2觸發(fā)角可以選擇，這就為提高功率因數(shù)創(chuàng)造新條件，2個觸發(fā)角相位差α = α 1- α 2，在α變動20°時，5次諧波移動100°，而7次諧波移動140°，對每次諧波來說，總有一個α?和α 2值，使某次諧波相抵消，就可選擇抵消諧波電流的方法選擇相位差，來提高功率因數(shù)。因此，這種整流電路除采用傳統(tǒng)直流輸出電壓控制方法之外，還多了一個選擇提高功率因數(shù)的控制方法。使這種整流電流電路的電源達到單個中性點有續(xù)流管的三相全控橋電路無法達到的目的，使整流電路的電源獲得最佳性倉泛。
[0014]我國引進法國CEGELEC公司700伏100ΚΑ直流電弧爐直流電源，就采用這種特殊新型控制方法獲得高功率因數(shù)和電網(wǎng)側(cè)諧波電流少的直流電源，它可以取消高壓調(diào)開關(guān)、動態(tài)功率因數(shù)補償器、可減少整流變壓器容量約20%等優(yōu)點。用本發(fā)明的電路設計制造的源電路與該公司電源電路的不同之處:本發(fā)明用初級繞組星形連接的五芯柱三相整流變壓器，體代法國CEGELEC公司初級繞組三角形連接的三芯柱整流變壓器，其結(jié)果是提高次級繞組和整流器件的導通角，提高整流變壓器次級繞組利用率和整流器件的利用率。因此，會有比法國CEGELEC公司研制的同類整流電源有更大的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0015]附圖3是本發(fā)明五芯柱中性點有續(xù)流管的星角三相全控橋整流電路原理圖。由圖可知:五芯柱整流變壓器⑶是3個初級繞組(Al、B1、Cl)星形連接，3個次級繞組(a、b、c)星形連接，另3個次級繞組(a'、b'、c')星形連接，3個次級星形連接(O、a、b、c)繞組、2個二極管(Dl、D2)、6個晶閘管(VI~V6)組成6脈波的整流電路，在II1、II兩端輸出6脈波電壓，具有附圖1的特征。另3個次級三角形連接(o'、a'、b'、c')繞組、另6個晶閘管(V7~V12)組成三相全控橋整流6脈波整流電壓，由于2個橋式整流輸出電壓相位差30度，因此，2個整流器輸出2端(II1、IV)連接到平衡電抗器(L)2個端頭，在平衡電抗器(L)中心抽頭就能輸出12脈波的整流電壓。它與教科書上12脈波整流器電路的差別是:整流變壓器(B)采用五芯柱變壓器和星形全控橋整流電路中的中性點有2個續(xù)流管。就是這2點提高了次級星形繞組及器件的導通時間和利用率。本電路圖中有附圖1性點有續(xù)流管的I個三相全控橋電路，因此，也屬于本發(fā)明的范圍。
[0016]本發(fā)明可廣泛應用于三相橋式全控整流電路所能應用的場合，如直流電弧爐電源、電解、電鍍、電化等電源，具有較大的經(jīng)濟效益和社會效。
【權(quán)利要求】
1.一種五芯柱中心點有續(xù)流管的三相全控橋整流電路，它由五芯柱整流變壓器(B)、濾波電感(LI)、二極管(Dl?D 2)、晶閘管(VI?V6)及其觸發(fā)電路組成，其特征在于:五芯柱整流變壓器(B)的初、次級繞組星形連接，濾波電感(LI)、2個二極管(Dl?D2)、6個晶閘管(VI?V6)連按成I個中心點帶有2個續(xù)流管的三相全控橋串聯(lián)濾波電感的整流電路，整流電路輸出正端⑴與濾波電感(LI) 一端，濾波電感的另一端(III)與I個二極管(Dl)陰極、3個晶閘管(VI?V3)的陰極五點連接，整流電路輸出負端(II)與另I個二極管(D2)陽極和另3個晶閘管(V4?V6)的陽極五點連接，2個二極管(D1、D2)另一端與次級繞組星形中性點(O)連接，6個晶閘管(VI?V6)另一端分別與星形連接的3個次級繞組端(a、b、c)頭連接構(gòu)成三相全控橋整流電路。
2.一種五芯柱中性點有續(xù)流管的雙并三相全控橋整流電路，它由五芯柱整流變壓器(B)、2個濾波電感(L1、L2)、4個二極管(Dl?D4)、12個晶閘管(VI?V12)及其觸發(fā)電路組成，其特征在于:五芯柱整流變壓器(B)的3個初級繞組(Al、B1、Cl)星形連接，6個次級繞組(a、b、c和a'、b' > c')連接成雙星形,第一次級星形繞組(a、b、c)與濾波電感(LI)、2個二極管(Dl、D2)、6個晶閘管(VI?V6)連接成I個中性點有2個續(xù)流管的三相全控橋串聯(lián)電感濾波的整流器，整流器輸出正端(I)與濾波電感(LI) 一端連接，濾波電感的另一端(III)與I個二極管(Dl)陰極、3個晶閘管(VI?V3)的陰極五點連接，整流電源輸出負端(II)與另I個二極管(D2)陽極、另3個晶閘管(V4?V6)的陽極五點連接，2個二極管(Dl、D2)另一端與次級繞組中心點(O)三點連接，6個晶閘管(VI?V6)另一端分別與次級星形繞組3個端(a、b、c)連接三相橋式整流，第二次級星形繞組(a'、b'、c')與濾波電感(L2)、2個二極管(D3、D4)、6個晶閘管(V7?V12)連接連接方法與上述相同，構(gòu)成第二個中性點有2個續(xù)流管的三相全控橋串聯(lián)濾波電感的整流電路，2個中性點有續(xù)流管的三橋全控橋串聯(lián)濾波電感的整流電路并聯(lián)輸出的整流電路，組成I個有權(quán)利要求1特征的大功率五芯柱中心點有續(xù)流管的雙并三相全控橋整流電流電路。
3.權(quán)利要求2所述的五芯柱中性點有續(xù)流管的雙并三相全控橋整流電路，其特征在于:12個晶閘管有2個有相位差的觸發(fā)角的信號，6個晶閘管(VI?V3和VlO?V12)的觸發(fā)角(α I)與另6個晶閘管(V4?V9)的觸發(fā)角(α 2)相位不相等(α I古α 2)。
4.一種五芯柱中性點有續(xù)流管的星角三相全控橋整流電路，它由它由五芯柱整流變壓器⑶、I個平衡電感器(L)、2個二極管(D1、D2)、12個晶閘管(VI?V12)及其觸發(fā)電路組成，其特征在于:輸出端有I個平衡電抗器(L)、五芯柱整流變器(B)，其次級有I個星形連接(O、a、b、c)繞組和I個線電壓與星形連接相同的三角形連接(a'、b'、c')繞組，星形繞組與2個二極管(D1、D2)、6個晶閘管(VI?V6)連接成中性點有續(xù)流管的三相全控橋整流電路，三角形繞組與另6個晶閘管(V7?V9)連接成三相全控橋整流電路，2個三相全控橋整流電路的輸出2個正端(II1、IV)與平衡電抗器(L)的2個端頭連接，平衡電抗器的中心抽頭與輸出電壓正端⑴連接，輸出電壓負端(II)與2個三相全控橋整流電路的負端連接。在2個整流電路的2個直流輸出端(1、II)輸出12脈波整流電壓，組成I個有權(quán)利要求I特征的次級星形和角形連接的大功率五芯柱中心性點有續(xù)流管的星角三相全控橋整流電路。
【文檔編號】H02M7/162GK103916029SQ201410099405
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】龔秋聲 申請人:龔秋聲