一種基於雙h橋的單相到三相交流電源變換電路的製作方法

2023-10-04 03:28:29

專利名稱：一種基於雙h橋的單相到三相交流電源變換電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力電子和節能技術領域，特別涉及一種基於雙H橋的單相到三相交 流電源變換電路。
背景技術：
世界各國均面臨著常規能源短缺和環境保護的雙重壓力，各種新型節能技術的開 發和應用，對緩解當前的能源壓力有著非常重要的作用。三相感應電動機具有構造簡單、安 全可靠、性能優良、價格便宜等許多優點。相形之下，單相電動機在性能、可靠性及價格上都 不如三相電動機，例如效率低4%，功率因數低10% -12%，同機座號的單相電動機僅為三 相電動機功率的50%。這主要是製造原理上的差別決定的。三相電動機運行時，定、轉子間 氣隙產生的是圓形旋轉磁場，而單相電動機正常運行時，只有主繞組參加工作，其產生的磁 場是橢圓形旋轉磁場，產生的力矩不均勻，並有噪聲。由於單相電動機的容量有限，或者考 慮到運行的經濟性等因素，必須採用三相電動機時，可有兩種方案一是建設三相電源，一 是採用電源變換器將單相電源轉換為三相電源。電源變換器又分靜止和旋轉兩種類型。靜 止型又有電容器型、自耦變壓器型和電力電子型三種。本發明就是基於電力電子技術的電 源變換電路，通過與三相電機負載等的配合使用可以達到有效提高用電效率的目的。

發明內容
本發明的目的在於提供一種基於雙H橋(兩個單相全橋式逆變器)的單相到三相 交流電源變換電路，將單相交流電源變換為對稱的三相交流電源。 本發明採用的技術方案為由具有四個接線埠的電源轉接口將單相交流電源接 線端、三相交流輸出端、兩個低通濾波器、兩個單相全橋式逆變器連為一體，具體連接方式 為單相交流電源接線端與電源轉接口的單相電源接口連接，三相交流輸出端與電源轉接 口的三相負載接口連接，由一個單相全橋式逆變器和一個低通濾波器組成的兩個逆變電源 分別通過單相逆變電源接口與電源轉接口連接。 所述單相全橋式逆變器輸出的單相交流電壓經所述低通濾波器濾波後，在電源轉 接口中組合成對稱的三相交流電壓。 所述三相交流輸出端做成三孔插座或三接線柱，便於三相負載連接。
所述單相全橋式逆變器(簡稱H橋)的結構包括直流電容Cd，4個全控型開關器
件VT1-VT4，4個二極體VD1-VD4，以及連接這些器件的導線。每個全控型開關器件和一個二
極管反並聯，構成一個開關閥。兩個開關閥串聯，組成一個橋臂，在橋臂中兩個開關閥的連
接處引出一條導線。兩個橋臂並列，與直流電容Cd—起構成一個單相全橋式逆變器。單相
全橋式逆變器的作用是，將直流電容Cd上的直流電壓變換為單相交流電壓，通過交流輸出
端送出。 所述低通濾波器為電感輸入式LC低通濾波器，其結構包括一個電感元件L。、一 個電容元件C。以及相應的導線。低通濾波器的作用是，將H橋交流輸出端的電壓諧波濾除，得到主要含工頻分量的交流電。
本發明的優點在於 ①可以將便於獲得的單相交流電源(例如220V、50Hz交流電)轉換為對稱的三相 交流電源，供給三相對稱負載使用，因而使某些常用的電器設備可以按三相結構來設計；本 發明構造簡單、安全可靠、性能優良、價格便宜、性價比高且實現節能。 ②該變換電路可以根據負載的變化進行自動調節，因而輸出電壓不受負荷變化的 影響，具有比較寬泛的適應範圍。 ③該變換電路的電力電子部分只有4個橋臂，比其它結構(例如單相整流加上三 相逆變的結構，至少需要2個或3個整流橋臂和3個逆變橋臂)用的器件少，因而可能降低 成本。


圖1為本發明的基於雙H橋的單相到三相交流電源變換電路的構成圖；
圖2為本發明的單相全橋式逆變器的結構圖；
圖3為電感輸入式LC低通濾波器的一種可用結構；
圖4為本發明的電源轉接口的接線圖。
圖中標號 l-單相交流電源接線端，2-三相交流輸出端，3-電源轉接口，4-低通濾波器，5-單 相全橋式逆變器。
具體實施例方式
本發明提供了一種基於雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，下面通過附圖說 明和具體實施方式
對本發明做進一步說明。 基於雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，如圖1所示，該電路由具有四個接線 埠的電源轉接口 3將單相交流電源接線端1、三相交流輸出端2、兩個低通濾波器4、兩個 單相全橋式逆變器5連為一體，具體連接方式為單相交流電源接線端1與電源轉接口 3的 單相電源接口連接，三相交流輸出端2與電源轉接口 3的三相負載接口連接，由一個單相全 橋式逆變器5和一個低通濾波器4組成的兩個逆變電源分別通過單相逆變電源接口與電源 轉接口 3連接。 單相全橋式逆變器5的結構如圖2所示，包括直流電容Cd，全控型開關器件 VT1-VT4，二極體VD1-VD4，以及連接這些器件的導線。全控型開關器件可以採用IGBT等。 每個全控型開關器件均和一個二極體反並聯，構成一個開關閥。兩個開關閥串聯，組成一個 橋臂，在橋臂中兩個開關閥的連接處引出一條輸出導線。兩個橋臂並列，與直流電容Cd — 起構成一個H橋。兩個橋臂的輸出導線共同構成H橋的交流輸出埠。 H橋的作用是，將直 流電容Cd上的直流電壓變換為單相交流電壓(通過另外配置的控制器進行控制)，通過交 流輸出端送出。直流電容Cd的能量來源是單相電源，其能量和電壓控制，也由H橋的控制 器同時控制。 低通濾波器4採用電感輸入式LC低通濾波器，如圖3所示，包括一個電感元件 L。、一個電容元件C。以及相應的導線。H橋輸出的交流電含有諧波，低通濾波器4的作用，就是將H橋交流輸出端的電壓諧波濾除，得到主要含工頻分量的交流電。 電源轉接口 3的作用是，將單相交流電源引到兩個單相H橋，並將兩路經過低通濾
波器濾波後的單相逆變電源組合成三相對稱交流電，送給三相負載。 單相交流電源接線端1是從單相交流電源取電的接口，可以做成常見的兩線電源
插頭形式。三相交流輸出端2是給三相交流負載供電的埠，可以做成三孔插座、三接線柱 等。
權利要求
一種基於雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特徵在於，由具有四個接線埠的電源轉接口(3)將單相交流電源接線端(1)、三相交流輸出端(2)、兩個低通濾波器(4)、兩個單相全橋式逆變器(5)連為一體，具體連接方式為單相交流電源接線端(1)與電源轉接口(3)的單相電源接口連接，三相交流輸出端(2)與電源轉接口(3)的三相負載接口連接，由一個單相全橋式逆變器(5)和一個低通濾波器(4)組成的兩個逆變電源分別通過單相逆變電源接口與電源轉接口(3)連接。
2. 根據權利要求1所述的一種基於雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特徵在於所述單相全橋式逆變器(5)輸出的單相交流電壓經所述低通濾波器(4)濾波後，在電源轉接口 (3)中組合成對稱的三相交流電壓。
3. 根據權利要求1所述的一種基於雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特徵在於所述三相交流輸出端(2)做成三孔插座或三接線柱，便於三相負載連接。
4. 根據權利要求1所述的一種基於雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特徵在於所述低通濾波器(4)特別為電感輸入式LC低通濾波器。
全文摘要
本發明屬於電力電子和節能技術領域，特別是提供了一種基於雙H橋的單相到三相交流電源變換電路。該電路由具有四個接線埠的電源轉接口將單相交流電源接線端、三相交流輸出端、兩個低通濾波器、兩個單相全橋式逆變器連為一體，具體連接方式為單相交流電源接線端與電源轉接口的單相電源接口連接，三相交流輸出端與電源轉接口的三相負載接口連接，由一個單相全橋式逆變器和一個低通濾波器組成的兩個逆變電源分別通過單相逆變電源接口與電源轉接口連接。該電路可以很好地實現單相到三相交流電源的變換，並能在比較寬泛的範圍內適應負荷的變化，而且所用的電力電子器件還相對較少，與包含三相電機的用電設備結合起來具有很好的節能效果和應用前景。
文檔編號H02M5/22GK101714822SQ20091024240
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月10日 優先權日2009年12月10日
發明者朱永強, 田軍, 趙紅月 申請人:華北電力大學