[实用新型]相移控制装置及使用其的相位变换器

说明书

技术领域

本申请涉及一种相移控制装置及使用其的相位变换器，尤其涉及将220/240伏的单相供电变换成等量的380/415伏三相电力输出的相位变换器。

背景技术

在宏观布线上，单相电源要比三相电源简单得多，没有相序，而且电线根数也较少，通常开通单相电源要比开通三相电源经济得多，所以很多区域只布置单相电源，甚至只能布置单相电源。

相比于单相电动机，三相电动机有着众多的优点，比如：体积少，起动力矩大，转动平稳，带载能力好，转换效率高等。所以一些高精度，大功率的用电设备，制造商们几乎无一例外的采用三相动力。

利用机器代替人工劳动，本是社会发展的一大进步，但在只有单相电源的区域却难以享受这种进步，单相电源区域用不上三相用电设备，制造商们也很难将三相用电设备推向单相电区域，这好像在制造商和用户之间筑了一道隔墙。

这了把单相电源转换成三相电源，为国家节约能源，为用户提高效益，为制造商增加选择机会，成为了研究相位变换器的动力和目标。

在五十年代就已经有人在制造和使用相位变换器了，他们把几个电容器串并于一个三相电动机上，输入单相电源，电动机即能顺利起动。此时再把电动机看成一个发电机(即电电压源)，则从电动机的输出端上即可得到简单的三相电源。这一原理人们把它称为旋转式相位转换原理，这种机器就是最早的旋转式相位变换器。

随着电子科技的发展，人们也逐步对旋转式相位变换器进行了改进，人们利用了继电器、接触器之类的控制元件对整机线路进行测控，并能自动调节，这时的变换器技术相对成熟，开始考虑起动电流、三相平衡度、及欠压、过流等保护，并作了有效的改进。

相位变换系统以旋转变换(rotary conversion)这种已经使用了50年之久的普通技术为基础。传统的相位变换器十分简单，如图1所示，它基本上使用单相电、变压器和固定值的电容器来产生相位变换，从而使辅助三相电机转动，一旦该辅助三相电动机转动起来，启动电容器(startcapacitors)断开，电机也就变成了发动机，从而产生了缺失的相位。可以将该相当粗制的三相电引出，为其他设备提供电力。

传统的转动变换器一直具有性能方面的缺陷，它们不能用机械变换之类简单的控制技术有效地克服。为了弥补这些缺陷，转动变换器一直需要备有一个大的和数个加大的辅助电动机，以应对外部负载(externalloads)的强启动电流(high starting currents)。这样造成的结果是输出电压的稳定性极差。

图1和图2所示的系统代表了早期相位变换器的工作状况。如图1所示，相位变换器从顾客端电源获取220V的单相交流电，然后连接到增压变压器从而提供380V的单项交流电输出。

接着这个380V的单相交流电连接到三相电动机的L1和L3端子。同时，L1和L3将延伸到变换器的输出位置，见图(L1输出、L3输出)，现在缺失的相是L2相。该L2相由该变换器内部的三相位电机的第三个端子产生。当内部电机能够正确旋转时，输出端的L1，L2和L3将共同提供工业机器需要的三项电源。

要使所述电机正确地旋转并提供正确的L2相电压，必须在L2和L3的端子之间连接电容器。需要功率很大的电容器去启动电动机。有时还需要一个功率很小的电容器来保持正确的380V L2电源输出(见图2)。这些电容器的大小是根据变换器内部的电机和具体顾客的工业机械功率所定。

电容器以下面的方式工作。在输入的AC交流电的电压的正弦波的半周期时，充电的电容器就像一个电池一样对电动机进行电力供应。在AC交流电在电压的负弦波的半个周期时，电容器就会对电动机进行放电。换句话说，电容器生产出‘相位移动’，这种移动使得L1，L2和L3能保持正确定相位关系，同时它还能直接导致电机在特定的方向上旋转(向前/向后)。

问题是当机器开启或关闭时，这些现有技术的电源变换器时常会过多地改变L2的电压。

输出电压会随着负载的变化而大幅度变动。电容器变换会产生许多无用的电力尖峰(power spike)。结果，电容器和启动/运行接触器的使用寿命很短。

发明内容

因而，鉴于现有技术的上述问题作出了本申请。本申请的目的是提供一种相位变换器，其可以提供稳定的输出电压，增加启动电容器的寿命。