[实用新型]基于晶闸管投切电容器的单-三相电源变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种将单相交流电源变换为三相交流电源的变换装置，尤其是能随负荷变化得到分段对称三相交流电源的单-三相变换器，并且该单-三相电源变换器不产生谐波，在电气化铁道辅助电源和用电密度小的山区农村具有广泛的应用前景。

背景技术

目前，公知的单-三相电源变换装置是交直交逆变器和电磁结构的单-三相变压器。由于电力电子技术的发展，交直交逆变器得到了广泛的应用，但它存在成本高、控制复杂、可靠性不高、维修困难和开关损耗等缺点，影响了它进一步推广应用。而电磁结构的单-三相变压器则有输出电压不能随负荷变化而保持严格对称，电动机起动困难，空载电流大等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有的交直交逆变器成本高、电磁结构的单-三相变压器的输出电压不能随负荷变化而保持严格对称以及基于晶闸管控制电抗器的单-三相电源变换器产生谐波等缺点，发明一种基于晶闸管投切电容器的单-相电源变换器，该电源变换器不仅成本低，而且能随负荷的变化得到分段对称的三相交流电压，不产生谐波。

解决其技术问题所采用的技术方案是：一个双向晶闸管或两个单向晶闸管与电容器串联构成晶闸管投切电容器(TSC)，2-3组晶闸管投切电容器(TSC)与一个固定线形电抗器(L)并联，形成晶闸管投切电容器(TSC)+固定线形电抗器(L)并联环节，两个晶闸管投切电容器+固定线形电抗器(TSC+L)相串联与单相变压器二次侧串接成一回路，对称三相负载接于回路的三个节点上，单相变压器的二次侧与晶闸管投切电容器型单-三相变换器相串联。

工作原理：单相变压器将电网电压变换为用电设备所需的电压，随着负载的变化，检测装置检测出三相对称负载感性部分及功率因数，根据公式计算出所需要的电容、电感并联环节的等效阻抗。从而进一步计算出晶闸管投切电容器应该具有的基频导纳，以决定各晶闸管的导通与断开。根据判断出的各晶闸管的导通或断开状态去导通或断开晶闸管，就能得到对称的三相输出电压和电流。

本实用新型具有结构简单，成本低的有益效果，可以在将电网电压变换为用电设备所需的电压同时，随负荷变化得到分段对称的三相输出电压，并且不产生谐波，在电气化铁道的辅助电源和用电密度小的山区农村有极广泛的应用前景。

附图说明

图1是单-三相变换原理图。

图2是本实用新型的电路拓扑图。

具体实施方式

下面就附图对本实用新型进一步说明。

在图1中，由KVL得Uac·+Ucb·+U·=0.]]>可见可以合成为(即)；反之，亦可分裂为有相差的适当选择Z₁、Z₂的参数，使模值相等且相移120°，就能与电源侧的反向电压组成三相对称电压系统。这就是利用移相元件将单相交流电源变换成三相交流电源的基本电路原理。

在图2中，单相变压器将电网电压变换为用电设备所需电压，随着负载Z的变化，检测装置检测出三相负载感性部分X及功率因数，根据公式计算出所需要的C₁、C₂ L₁并联环节以及C₃、C₄、L₂并联环节的等效阻抗。从而进一步计算出TSC应该具有的基频电纳，以决定各晶闸管的导通和断开状态。根据判断出的各晶闸管导通和断开状态去导通或断开晶闸管，就能得到对称的三相输出电流和三相输出电压。

本实用新型的一个双向晶闸管(或两个单向晶闸管)与电容器串联形成一组TSC，2到3组TSC并联并与一线形电抗器并联形成TSC+L并联环节，两个TSC+L相串联与单相变压器二次侧串接成一回路，对称三相负载接于回路的三个节点上。

本实用新型基于晶闸管控制电抗器的单-三相电源变换器能将电网电压变换为用电设备所需的电压，并随负荷的变化，利用晶闸管投切电容器动态地调节移相元件的值，从而得到分段对称的三相输出电压，并且不产生谐波。