一種單、三相全電壓電源轉換器的製造方法
2024-02-10 05:48:15
一種單、三相全電壓電源轉換器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種單、三相全電壓電源轉換器，包括三相整流橋、電壓檢測電路和兩個開關；其特徵是三相整流橋將輸入單相或三相電壓交流電整流為直流電，在電源輸入端設有中性線，分別組成三相電源接入的第一接線端(A)、第二接線端(B)、第三接線端(C)和中性線(N)，所述第一接線端(A)和第二接線端(B)同時為單相電源的輸入端；電壓檢測電路根據輸入端電壓範圍，控制兩個開關通斷組合，自適應寬電壓輸入範圍。本發明設計合理，能自動識別單相或三相電源類型，而且適應全電壓範圍，使得電器設備實現即插即用的目的，實現不同國家和地區的無縫應用，通用性好的特點。
【專利說明】一種單、三相全電壓電源轉換器
【技術領域】:
[0001]本發明屬於電學領域，特別涉及一種單、三相全電壓電源轉換器，尤其是一種兼容單相和三相電源、以及適應全球全電壓範圍的電源轉換器。
【背景技術】:
[0002]集成調速電機(以下簡稱集成電機)是在原來電機的功能上的擴展。所以，只要是普通電機的應用領域也是集成電機的應用領域。普通電機不能用的領域可能也是集成電機能應用的領域。集成電機的應用可以是在電機的動力驅動領域，像數控工具機，精密電動設備，空調，水泵，風機，空壓機，化工，冶金，石油，碼頭等的動力設備上。也可以用在實驗室，控制裝置等的工控設備上。集成調速電機在國際上也有應用，在全球的應用中，由於各地電源的不同，具體表現在電壓，頻率和相數(例如，單相或三相)的不同，所以，不能用單一控制器來覆蓋全球的應用，為此，生產廠家只能針對不同的地區生產不同的產品。
[0003]現有市場上有單相寬電壓120V/240V的輸入設備，其解決寬電壓接入有兩種方案，方案(I)要有人工介入(像一個撥拉開關)預先設定，方案(2)或用電子電路來產生寬電壓輸入。這些方案有以下缺點:1、方案(I)要人工介入，容易引起誤操作，發生事故；2、方案(2)的成本高，在大功率情況下不能實現，而且，其方案使得系統效率降低(約10%) ;3、方案
(2)對於三相電源，其成本要比單相電源的應用大大提高，而且，對於通用的380V電壓是不適用的；4、兩個方案都不能二相和單相通用。
[0004]為此，如何解決現有技術的缺陷或不足，即成為本發明研究的對象。
【發明內容】
:
[0005]本發明的目的是設計一種能根據不同電源類型和電壓範圍，自動切換輸出直流的單、三相全電壓電源轉換器。
[0006]本發明技術方案是這樣實現的:一種單、三相寬全電壓電源轉換器，包括三相整流橋、電壓檢測電路和開關；其特徵是三相整流橋將輸入單相或三相電壓交流電整流為直流電，在電源輸入端設有中性線，分別組成三相電源接入的第一接線端A、第二接線端B、第三接線端C和中性線N ;三相整流橋包括串接的二極體Dl、D2，二極體D3、D4，二極體D5、D6，所述二極體D1、D3、D5的正極端相連於正向端E，該正向端經開關K2後為直流輸出負端，所述二極體D2、D4、D6的負極端相連於負向端F，該負向端F也是直流輸出正端；第一接線端A分三路，分別接電壓檢測電路、二極體D2正極端和開關Kl ;第二接線端B分兩路，分別接二極體D4正極端和電壓檢測電路；第三接線端C接三極體D6正極端；中性線N接二極體D7負極端，該二極體D7正極端為直流輸出負端；直流輸出正端和直流輸出負端之間並接有由電容Cl和電容C2串接的濾波電路，所述第一接線端A經開關Kl後接電容Cl和電容C2的連接點上；所述開關Kl和開關K2由電壓檢測電路控制切換；所述第一接線端A和第二接線端B同時為單相電源的輸入端。
[0007]所述電壓檢測電路設定有三個電壓判斷區間，分別為小於140V的低電壓，140V至250V之間的中電壓,高於250V的高電壓；電壓檢測電路根據輸入電壓狀態，輸入為低電壓，開關Kl和K2閉合；輸入為中電壓，開關Kl斷開,開關K2閉合；輸入為聞電壓，開關KU K2都斷開。
[0008]本發明設計合理，能自動識別單相或三相電源類型，而且適應全電壓範圍，使得電器設備實現即插即用的目的，實現不同國家和地區的無縫應用，通用性好的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0009]下面結合具體圖例對本發明做進一步說明:
[0010]圖1單、三相全電壓電源轉換器電路原理圖
[0011]圖2採用運算放大器組成的電壓檢測電路圖
[0012]圖3採用單片機組成的電壓檢測電路圖
【具體實施方式】:
[0013]參照圖1，單、三相全電壓電源轉換器，包括三相整流橋、電壓檢測電路和開關Kl和K2 ;其中三相整流橋將輸入單相或三相電壓交流電整流為直流電，在電源輸入端設有中性線N，分別組成三相電源接入的第一接線端A、第二接線端B、第三接線端C和中性線N ;而第一接線端A和第二接線端B同時為單相電源的輸入端。
[0014]三相整流橋包括串接的二極體Dl、D2，二極體D3、D4，二極體D5、D6，所述二極體D1、D3、D5的正極端相連於正向端E，該正向端經開關K2後為直流輸出負端，所述二極體D2、D4、D6的負極端相連於負向端F，該負向端F也是直流輸出正端；第一接線端A分三路，分別接電壓檢測電路、二極體D2正極端和開關Kl ;第二接線端B分兩路，分別接二極體D4正極端和電壓檢測電路；第三接線端C接三極體D6正極端；中性線N接二極體D7負極端，該二極體D7正極端為直流輸出負端；直流輸出正端和直流輸出負端之間並接有由電容Cl和電容C2串接的濾波電路，所述第一接線端A經開關Kl後接電容Cl和電容C2的連接點上；所述開關Kl和開關K2由電壓檢測電路控制切換。
[0015]所述電壓檢測電路設定有三個電壓判斷區間，分別為小於140V的低電壓，140V至250V之間的中電壓，高於250V至480V的高電壓；電壓檢測電路根據輸入電壓狀態，控制兩個開關Kl和K2通斷，形成如下的選擇:輸入為低電壓，開關Kl和K2閉合；輸入為中電壓，開關Kl斷開，開關K2閉合；輸入為高電壓，開關K1、K2都斷開。
[0016]上述的電壓檢測電路為現有成熟技術，下面列出兩種典型電壓檢測電路。
[0017]參照圖2，採用運算放大器組成的電壓檢測電路圖，電源的第一接線端A和第二接線端B接入後，經橋式整流電路、分壓電路、分兩路分別接入兩個獨立的運放電路，運放電路I輸出經場效應管FETl後控制開關K1，而運放電路2輸出經場效應管FET2後控制開關K2。
[0018]參照圖3，採用單片機組成的電壓檢測電路圖，電源的第一接線端A和第二接線端B接入後，經橋式整流電路、分壓電路、接入單片機的第I腳，單片機的第2腳輸出經場效應管FETl後控制開關K1、第8腳輸出經場效應管FET2後控制開關K2。
[0019]接線方法:
[0020]1.第一接線端A和第一接線端B是專門給單相電源用，不必標示相線和零線(兩根線可以任意接)。如果電源是三相中的兩相線，像美國的3相208V電源，相與相的電壓是208V,如果只有兩相電源，那麼，這也是看成三相電源中的單相電源，接到A、B端。
[0021] 2.在三相電源的情況下，如果是三相4線制，那麼，第一接線端A、第二接線端B、第三接線端C，分別接三相電源，中性線N接零線。如果現場沒有零線，那麼，在低電壓三相電源的情況下(線電壓〈240V)，零線可以不接(也可以接)。
[0022]3.不管是單相或三相電源，第一接線端A和第一接線端B總是要有接線。
[0023]工作原理:
[0024]1.不管是單相或三相輸入，第一接線端A和第二接線端B，總是能檢測到外部電壓；故電壓檢測電路的輸入端分別接第一接線端A和第二接線端B。
[0025]2.電壓檢測電路，這個電壓檢測電路檢測140V和250V這兩個電壓節點。把電壓〈140V區間稱為低電壓，140V〈電壓≤250V區間為中電壓，電壓>250V區間為高電壓，分成三檔電壓區間。
[0026]3.開關K1、K2的初始狀態是斷開。
[0027]a)當電壓是低電壓時，開關K1，K2都閉合。
[0028]b)當電壓是中電壓時，開關Kl斷開，開關K2閉合。
[0029]c)當電壓是高電壓時，開關K1、K2都斷開。
[0030]4.單相電源工作時
[0031]a)輸入端不是低電壓，那麼，二極體Dl、D2、D3、D4、開關K2就組成了正常的單相
全橋整流電路。
[0032]b)輸入端是低電壓，那麼，二極體D1、D2、D3、D4和開關K1、K2就組成了單相倍壓
整流電路。
[0033]5.三相電源工作時
[0034]a)當線電壓是低電壓時，二極體Dl至D6，開關K1、K2組成了三相倍壓整流電路。
[0035]b)當線電壓是中電壓時，二極體Dl至D6，開關K1、K2組成了三相全波整流電路。
[0036]c)當線電壓是高電壓時，二極體Dl至D7，開關K1、K2組成了 3相半波整流電路。
[0037]總之，以上電路的變化，就是為了保證在現有全球電壓(單相和3相)的範圍裡，保證母線電壓不超過400V。而在這個設計中，開關Kl和K2起到了關鍵的作用，它們使得整流電路切換到不同的工作模式。由於這個切換是自動的，從用戶的角度看來，這個電路是全球通用。
【權利要求】
1.一種單、三相全電壓電源轉換器，包括三相整流橋、電壓檢測電路和開關；其特徵是三相整流橋將輸入單相或三相電壓交流電整流為直流電，在電源輸入端設有中性線，分別組成三相電源接入的第一接線端(A)、第二接線端(B)、第三接線端(C)和中性線(N);三相整流橋包括串接的二極體(D1)、(D2)，二極體(D3)、(D4)，二極體(D5)、(D6)，所述二極體(D1)、(D3)、(D5)的正極端相連於正向端(E)，該正向端經開關(K2)後為直流輸出負端，所述二極體(D2)、(D4)、(D6)的負極端相連於負向端(F)，該負向端(F)也是直流輸出正端；第一接線端(A)分三路，分別接電壓檢測電路、二極體(D2)正極端和開關(Kl);第二接線端(B)分兩路，分別接二極體(D4)正極端和電壓檢測電路；第三接線端(C)接三極體(D6)正極端；中性線(N)接二極體(D7)負極端，該二極體(D7)正極端為直流輸出負端；直流輸出正端和直流輸出負端之間並接有由電容(Cl)和電容(C2)串接的濾波電路，所述第一接線端(A)經開關(Kl)後接電容(Cl)和電容(C2)的連接點上；所述開關(Kl)和開關(K2)由電壓檢測電路控制切換；所述第一接線端(A)和第二接線端(B)同時為單相電源的輸入端。
2.根據權利要求1所述的一種單、三相全電壓電源轉換器，其特徵是電壓檢測電路設定有三個電壓判斷區間，分別為140V以下的低電壓，140V至250V之間的中電壓，250V以上的高電壓；電壓檢測電路根據輸入電壓狀態，輸入為低電壓，開關(Kl)和(K2)閉合；輸入為中電壓，開關(Kl)斷開，開關(K2)閉合；輸入為高電壓，開關(Kl)、(K2)都斷開。
【文檔編號】H02M7/10GK103986345SQ201410178307
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】葉陸榮, 陳少波 申請人:上海匯波智能控制設備有限公司, 安波電機(寧德)有限公司