[发明专利]一种变压器宽幅正弦波矢量调压方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种变压器宽幅正弦波矢量调压方法，涉及宽幅正弦波电力电子调压方法，属于交流调压技术领域。

背景技术

交流调压是指对交流电的电压进行调节的方法，用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。

现有交流调压、稳压方法主要包括以下几种：

(1)采用伺服电动机带动电刷移动实现变压器输出电压调压，输出电压实现有级(变压器有多个分接头)或无级(如自耦变压器)调节。但由于电动机和电刷的存在，即是有触点的调压方式，其缺点是调压速度缓慢、寿命短、易卡壳、体积大、重量重等。

(2)采用可控硅作为电子开关来调节变压器输出电压，实现无触点的调压方式。但因调压是有级的，无法实现连续调压，因而有输出电压精度低的不足；因有工频变压器，仍有体积大、重量重的不足。

(3)用AC/DC/AC变换的方式实现交流正弦波调压，直流环的大电解电容使直流环电压调节缓慢，而仅靠调制系数来控制输出电压时，在输出电压较高或较低时有波形差、精度低的不足，难以实现宽幅调压。

(4)用AC/AC变换的方式实现交流正弦波调压时，有输出电压波形差、精度低的不足；同时，也难于用到单相电源的系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种变压器宽幅正弦波矢量调压方法，具体是一种无触点、无级、宽幅的正弦波电力电子调压、稳压方法，适用于不同容量等级的单、三相系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种变压器宽幅正弦波矢量调压方法，包括以下步骤：

步骤一、采集并记录电源的输入电压矢量U1；

步骤二、设定补偿电压矢量为U2、负载上的输出电压矢量为U3、输入电压矢量U1与补偿电压矢量U2之间的相位差为a；

步骤三、将补偿电压矢量U2的模设定为与输入电压矢量U1保持相等，调节输入电压矢量U1与补偿电压矢量U2之间的相位差a，计算输出电压矢量、输入电压矢量的模之比：

301、当相位差a为0°时，U3=U1+U2，U3/U1=2；

302、当相位差a为180°时，U3=U1-U2=0，U3/U1=O；

303、当相位差满足0°<a<180°时，根据公式U3/U1=2cos（a/2）计算输出电压矢量、输入电压矢量的模之比；

步骤四、根据步骤三的计算结果进行相应的调压处理：

401、针对交流调压器，设定UN为额定电压，当U1=UN且U1=U2时，要求输出电压U3在(0～1.5)*UN内变化，则将a由180°调节到97.18°；

402、针对交流稳压器，设定UN为额定电压，当U1=0.5UN时，表示输入电压过低，为了保持负载电压仍满足额定电压U3=UN，计算得出a=0°，因此，输入电压在(0.5～1.0)*UN变化时，输出电压通过调节可以满足稳定在额定UN不变；

当U1≥UN，即输入电压大于额定电压时，为了保持负载电压仍满足额定电压U3=UN，计算得出a≥120°；

步骤五、通过调整补偿电压矢量U2相对输入电压矢量U1的相位差a，实现宽幅的输出电压U3调节。

作为本发明的进一步优选方案，通过电力电子变换器对交流电源输入电压矢量产生相应的补偿电压矢量进行补偿，保持补偿电压幅值不变，改变它相对输入电压矢量的相位差。

作为本发明的进一步优选方案，所述方法适用于需要宽幅正弦波调压的单相或三相交流调压器、交流稳压器、交流移相器、正弦波逆变器、正弦波变频器或者电力电子变压器。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所公开的方法可以针对大容量、宽幅、无触点、无级正弦波电力电子调压器、稳压器；适用于单、三相系统；属于无工频变压器，降低了设备重量和体积。

附图说明

图1是本发明所述方法的原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：