[发明专利]节能型全功率系列整流直流电源装置

说明书

发明领域

本发明属于电技术领域中的直流电源系统，涉及将电网或交流发电机输入的单相或三相交流电功率高效变换为直流电的整流电源装置。

背景技术

在电源变流技术中，整流是用得最多的变流形式，在直流电的应用中，需要将单相或三相交流电整流成直流电流以满足各种不同功率等级负荷的用电需要。由于需将电网供电的交流电转换为直流电存在多种电能损耗，例如，整流器损耗、谐波损耗、滤波损耗、变压器损耗、低功率因数的电阻损耗等等，现有传统技术和设备的电能转换效率低，浪费多，设备功率容量潜能没有充分利用，不符合当今节能减排的总趋势要求，少有低成本提高效率的系列节能技术。

发明内容

本发明的目的是提高直流整流设备的电源效率，达到减少电能消耗，节电节能的目标。

本发明是这样实现的，一种主要由整流器或者加上变压器构成的直流电源系列装置，其特征为，如采用单相供电，则整流为移相式低纹波整流器；如采用三相供电，则整流为虚拟六相整流器；对于特大功率直流电源，则采用一台三相变多相的旋转磁场变压器和多相整流器代替传统的多脉波变压器和整流器构成的低谐波直流整流电源。

本发明的效果是明显的，对于任何一种功率等级要求的直流电源，本发明所对应的整流器或变压器都具有比传统设备更节能的优势。例如，对于小功率的直流电源装置，采用单相供电的低纹波整流器可有效增加电压输出、降低滤波损耗。对于中功率直流电源装置，虚拟六相整流器可以克服电网三相电的“线电压损失”，增加整流器的功率效率，有非常特殊的节能贡献。对特大功率直流电源装置来说，采用本发明的带旋转磁场变压器和多相整流器的直流电源装置，将大功率的交流电整流成直流电，可有效减少因谐波电流所产生的电网电压畸变，减少电磁噪音和谐波损耗，一台三相变多相的旋转磁场变压器可以代替多台多脉波整流变压器，还能减少多脉波变压器接线的麻烦，降低系统的造价。

附图说明

图1、传统单相桥式整流器线路结构和整流波形图。

图2、本发明的低纹波整流器拓朴结构和整流波形图。

图3、用电感移相的低纹波整流器拓朴结构图。

图4、理想移相后的单相供电准三相整流器的电压相量图。

图5、本发明的虚拟六相整流器拓朴结构图和相量图。

图6、四相、五相交流电压相量图。

图7、六相、七相交流电压相量图。

图8、本发明的旋转磁场多相变压器的外形结构示意图。

图9、旋转磁场多相变压器的整体线路结构图。

图10、本发明的采用旋转磁场多相变压器的特大功率直流母线供电的电源结构框图。

具体实施方式

图1a)为传统单相桥式整流器线路结构图，图1b)为整流前后的电压波形图。整流器为由四个二极管(整流管)D1～D4组成的整流器桥路，形成四个端口，中间两个端口通入单向交流电，两顶端口分别为直流电的正负端输出。如果将一个正弦交流电压Ua输入整流器交流端口，就相当于通过整流管将交流电的负半周反转后成为直流电的正半周，波形见右下端的Ud曲线。如果没有滤波电容器，则在输出的直流电压波形中，Ud从最高端电压到零电压，峰谷间的电压差非常大，也就是说Ud有一个很大的缺口，直流电所含的交流纹波值很大，只有用很大的电解电容器才能使含交流纹波这么大的的直流电符合稳定供电应用的要求，所以其滤波损耗也很大，电解电容器很容易发热，而发热正是这种整流电源滤波电能损耗的反映。

图2为本发明的低纹波整流器拓朴结构图和整流波形图。在图2a)的线路中，增加了移相电路(2)，和增加的二个整流管D5和D6与原有四个整流管组成新的整流器(1)，D1～D4与图1相同，本发明所增加的一个移相电容器C和二个整流管D5和D6组成了另一条并联整流支路，相当于由C将交流电压移相后送入整流器中的D5和D6支路，而移相后的交流电压经整流后刚好座落于原有直流电压波形的谷区，如果电容值合适，可使相当大一块谷区被填补，这样复合的结果，谷区面积大为缩减，其Ud包络线呈现较平坦的波形，纹波大大减小。图2b)为本发明的低纹波整流器整流波形图，图中实体部分就是增加的电压量，可见，低纹波整流器的特征为，单相供电，整流器前有移相电路(2)，整流器增加D5和D6支路，移相后的交流电压经整流后刚好落入原有直流电压波形的谷区。低纹波整流器非但波形好，电压平均值也比传统单相整流器高。采用低纹波整流器，就不需要用很大的滤波电容，当然滤波损耗将大为减小，这是产生节能效果的一大原因。