[发明专利]一种变流变频的方法和装置

说明书

本发明是涉及一种变流变频的方法和装置，特别是涉及一种用若干个可控开关元件（如可控硅元件等）和感性负载的若干组初级绕组，将直流变换为交流或将直流变换为直流的方法和实现该方法的装置。

目前大量使用着由可控硅等半导体器件构成的变流变频装置，这种装置已满足大部分复杂的变流变频要求，但在复杂的变流变频装置中，其基本电路存在换流困难或波形畸变的问题，为解决这些问题，附加电路和强迫换流电路相当复杂和庞大。

在中国专利CN  1070520中公开了一种利用换向器来换流的方法和装置，这种方法和装置使机械换流方法和装置向实用化推进了一大步，但大范围变频时，所用的换向器，制做非常麻烦。

本发明的目的在于从一定程度上弥补现有技术中的不足，提供一种利用若干个可控开关元件和感性负载的若干组初级绕组与对应的次级绕组或对应的固有磁场来变流变频的方法，同时也提供一种根据该方法产生的变流变频的装置。

上述发明的目的是通过下述方法来解决的，该方法是通过n个可控开关元件及其导通触发控制装置和关断电路系统，感性负载的m组初级绕组和与其对应的次级绕组或对应的固有磁场等主要构件来进行换流的，（上述n、m的数量关系是n≥m≥x≥1，感性负载是交流的时，m和n是偶数，感性负载是直流的时，m和n可以是偶数也可以是奇数，x是指交流感性负载的相数，直流感性负载时，x＞1，下同），其具体步骤是：

第一步：把直流电源的一端输入给n个可控开关元件的阳极公共端或阴极公共端。

第二步：由可控开关元件的导通触发控制装置和关断电路系统，控制各个可控开关元件的导通和关断，使n个可控开关元件分别独立输出不同时刻与时间的矩形波直流电。

第三步：把n个可控开关元件分别输出的不同时刻与时间的矩形波直流电，分别输入给感性负载的m组初级绕组，由此而改变输入给感性负载的m组初级绕组中每组初级绕组里的各个初级绕组的电流方向及电位和通电时刻及时间。

第四步：由n个可控开关元件的n个输出端分别独立的输出矩形波直流电，由感性负载的m组初级绕组的m个公共输出端分别独立地输出脉动直流电。

第五步：通过感性负载的磁耦合使与初级绕组对应的次级绕组上感生交流电，或通过感性负载的磁路，使初级绕组电磁场与对应的固有磁场或感生电磁场之间产生相互作用力。

通过改变n个可控开关元件的导通触发控制方案或关断电路系统的关断控制方案，或同时改变上述两个控制方案，可以改变n个可控开关元件所各自输出的矩形波直流电的时刻和波长或频率，同时改变感性负载的m组初级绕组所各自输出脉动直流电的时刻和波长或频率，随着也改变感性负载的次级绕组输出的交流电的波形或频率，或改变感性负载初级绕组电磁场与对应的固有磁场或感生电磁场之间的相互作用力的关系。

通过改变感性负载的m组初级绕组中每组初级绕组里的初级绕组数目与设计和与其分别对应的次级绕组或固有磁场数目与设计;改变每组初级绕组中各绕组之间的接法;相应的改变n个可控开关元件各个输出端与感性负载的m组初级绕组各个公共输入端的接法，可以改变感性负载次级绕组输出交流电的相数或相位差，或改变初级绕组的电磁场与对应的固有磁场或感生电磁场之间相互作用力的关系或合成磁场;或降低可控开关元件承受的反向电压;或改变感性负载次级绕组输出的交流电的频率。

通过增加可控开关元件在单位时间里的导通个数，相应地改变n个可控开关元件的各个输出端与多相感性负载的各组初级绕组公共输入端之间的接法，可以使多相感性负载的次级绕组输出多相交流电。

可控开关元件的各个控制极所需要的触发脉冲控制信号，可以由静态的电子脉冲发生器提供（如晶闸管用的数字式移相触发器），可以由动态的机械式脉冲发生器提供;机械式脉冲发生器是由直流电源，通过移刷机构围换向器圆周移动的换向器电刷、换向器、集电环及其电刷和脉冲变压器（可以不用）及带动换向器和集电环转动的原动机等主要构件组成。具体选用哪一种触发控制器，可以按可控开关元件的特性和感性负载的需要选择。

可控开关元件的关断电路系统有若干设计方案，具体的选用哪一种判断电路设计方案，应该按所选用的可控开关元件的特征和感性负载的需要选择，为简便描述起见，在根据该方法产生的装置里就常用的可控开关元件-普通晶闸管的特性介绍了一种。

n个可控开关元件的各个输出端可分别输出或分组输出斩波直流电压，斩波直流电压的平均值由各个可控开关元件的导通时刻和关断时刻决定。