一種變壓器寬幅正弦波矢量調(diào)壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種變壓器寬幅正弦波矢量調(diào)壓方法，涉及寬幅正弦波電力電子調(diào)壓方法，屬于交流調(diào)壓技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]交流調(diào)壓是指對(duì)交流電的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，用在電熱控制、交流電動(dòng)機(jī)速度控制、燈光控制和交流穩(wěn)壓器等場合。與自耦變壓器調(diào)壓方法相比，交流調(diào)壓電路控制方便，調(diào)節(jié)速度快，裝置的重量輕、體積小，有色金屬消耗也少。
[0003]現(xiàn)有交流調(diào)壓、穩(wěn)壓方法主要包括以下幾種:
(I)采用伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電刷移動(dòng)實(shí)現(xiàn)變壓器輸出電壓調(diào)壓，輸出電壓實(shí)現(xiàn)有級(jí)(變壓器有多個(gè)分接頭)或無級(jí)(如自耦變壓器)調(diào)節(jié)。但由于電動(dòng)機(jī)和電刷的存在，即是有觸點(diǎn)的調(diào)壓方式，其缺點(diǎn)是調(diào)壓速度緩慢、壽命短、易卡殼、體積大、重量重等。
[0004](2)采用可控硅作為電子開關(guān)來調(diào)節(jié)變壓器輸出電壓，實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)的調(diào)壓方式。但因調(diào)壓是有級(jí)的，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)壓，因而有輸出電壓精度低的不足；因有工頻變壓器，仍有體積大、重量重的不足。
[0005](3)用AC/DC/AC變換的方式實(shí)現(xiàn)交流正弦波調(diào)壓，直流環(huán)的大電解電容使直流環(huán)電壓調(diào)節(jié)緩慢，而僅靠調(diào)制系數(shù)來控制輸出電壓時(shí)，在輸出電壓較高或較低時(shí)有波形差、精度低的不足，難以實(shí)現(xiàn)寬幅調(diào)壓。
[0006](4)用AC/AC變換的方式實(shí)現(xiàn)交流正弦波調(diào)壓時(shí)，有輸出電壓波形差、精度低的不足；同時(shí)，也難于用到單相電源的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種變壓器寬幅正弦波矢量調(diào)壓方法，具體是一種無觸點(diǎn)、無級(jí)、寬幅的正弦波電力電子調(diào)壓、穩(wěn)壓方法，適用于不同容量等級(jí)的單、三相系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種變壓器寬幅正弦波矢量調(diào)壓方法，包括以下步驟:
步驟一、采集并記錄電源的輸入電壓矢量Ul ;
步驟二、設(shè)定補(bǔ)償電壓矢量為U2、負(fù)載上的輸出電壓矢量為U3、輸入電壓矢量Ul與補(bǔ)償電壓矢量U2之間的相位差為a ；
步驟三、將補(bǔ)償電壓矢量U2的模設(shè)定為與輸入電壓矢量Ul保持相等，調(diào)節(jié)輸入電壓矢量Ul與補(bǔ)償電壓矢量U2之間的相位差a，計(jì)算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比:
301、當(dāng)相位差a 為 O。時(shí)，U3=U1+U2，U3/U1=2 ；
302、當(dāng)相位差a 為 180。時(shí)，U3=U1_U2=0，U3/U1=0 ；
303、當(dāng)相位差滿足O°< a < 180°時(shí)，根據(jù)公式U3/Ul=2cos (a/2)計(jì)算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比； 步驟四、根據(jù)步驟三的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)壓處理:
401、針對(duì)交流調(diào)壓器，設(shè)定UN為額定電壓，當(dāng)Ul=UN且U1=U2時(shí)，要求輸出電壓U3在(O?1.5)*UN內(nèi)變化，則將a由180°調(diào)節(jié)到97.18。；
402、針對(duì)交流穩(wěn)壓器，設(shè)定UN為額定電壓，當(dāng)Ul=0.5UN時(shí)，表示輸入電壓過低，為了保持負(fù)載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計(jì)算得出a=0°，因此，輸入電壓在(0.5?1.0)*UN變化時(shí)，輸出電壓通過調(diào)節(jié)可以滿足穩(wěn)定在額定UN不變；
當(dāng)Ul多UN，即輸入電壓大于額定電壓時(shí)，為了保持負(fù)載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計(jì)算得出a彡120° ;
步驟五、通過調(diào)整補(bǔ)償電壓矢量U2相對(duì)輸入電壓矢量Ul的相位差a，實(shí)現(xiàn)寬幅的輸出電壓U3調(diào)節(jié)。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，通過電力電子變換器對(duì)交流電源輸入電壓矢量產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電壓矢量進(jìn)行補(bǔ)償，保持補(bǔ)償電壓幅值不變，改變它相對(duì)輸入電壓矢量的相位差。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述方法適用于需要寬幅正弦波調(diào)壓的單相或三相交流調(diào)壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器、正弦波逆變器、正弦波變頻器或者電力電子變壓器。
[0011]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明所公開的方法可以針對(duì)大容量、寬幅、無觸點(diǎn)、無級(jí)正弦波電力電子調(diào)壓器、穩(wěn)壓器；適用于單、三相系統(tǒng)；屬于無工頻變壓器，降低了設(shè)備重量和體積。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述方法的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
本發(fā)明的原理示意圖圖如圖1所示，所述變壓器寬幅正弦波矢量調(diào)壓方法，包括以下步驟:
步驟一、采集并記錄電源的輸入電壓矢量Ul ;
步驟二、設(shè)定補(bǔ)償電壓矢量為U2、負(fù)載上的輸出電壓矢量為U3、輸入電壓矢量Ul與補(bǔ)償電壓矢量U2之間的相位差為a ；
步驟三、將補(bǔ)償電壓矢量U2的模設(shè)定為與輸入電壓矢量Ul保持相等，調(diào)節(jié)輸入電壓矢量Ul與補(bǔ)償電壓矢量U2之間的相位差a，計(jì)算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比:
301、當(dāng)相位差a 為 O。時(shí)，U3=U1+U2，U3/U1=2 ；
302、當(dāng)相位差a 為 180。時(shí)，U3=U1_U2=0，U3/U1=0 ；
303、當(dāng)相位差滿足O°< a < 180°時(shí)，根據(jù)公式U3/Ul=2cos (a/2)計(jì)算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比； 步驟四、根據(jù)步驟三的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)壓處理:
401、針對(duì)交流調(diào)壓器，設(shè)定UN為額定電壓，當(dāng)Ul=UN且U1=U2時(shí)，要求輸出電壓U3在(O?1.5)*UN內(nèi)變化，則將a由180°調(diào)節(jié)到97.18。；
402、針對(duì)交流穩(wěn)壓器，設(shè)定UN為額定電壓，當(dāng)Ul=0.5UN時(shí)，表示輸入電壓過低，為了保持負(fù)載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計(jì)算得出a=0°，因此，輸入電壓在(0.5?1.0)*UN變化時(shí)，輸出電壓通過調(diào)節(jié)可以滿足穩(wěn)定在額定UN不變；
當(dāng)Ul多UN，即輸入電壓大于額定電壓時(shí)，為了保持負(fù)載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計(jì)算得出a彡120° ;
步驟五、通過調(diào)整補(bǔ)償電壓矢量U2相對(duì)輸入電壓矢量Ul的相位差a，實(shí)現(xiàn)寬幅的輸出電壓U3調(diào)節(jié)。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，通過電力電子變換器對(duì)交流電源輸入電壓矢量產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電壓矢量進(jìn)行補(bǔ)償，保持補(bǔ)償電壓幅值不變，改變它相對(duì)輸入電壓矢量的相位差。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述方法適用于需要寬幅正弦波調(diào)壓的單相或三相交流調(diào)壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器、正弦波逆變器、正弦波變頻器或者電力電子變壓器。
[0017]下面通過具體實(shí)施例描述本發(fā)明的技術(shù)方案，交流電源輸入電壓Ul經(jīng)電力電子變換器產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓U2進(jìn)行補(bǔ)償，保持U2幅值不變，改變相對(duì)輸入電壓Ul的相位角a，得到幅值不同的正弦波輸出電壓U3。在交流移相器中，設(shè)定UN為額定電壓，當(dāng)Ul = UN時(shí)，a的調(diào)節(jié)過程為(0° — 90° — 180° )，那么輸出電壓的變化為(2UN — 1.4UN — 0)，輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位差的變化為(0° —45° —90° )。輸出電壓頻率與電源頻率相同。
[0018]實(shí)施例中，單相電路通過三角形或星形接法，依次得到三相交流調(diào)壓器、三相交流穩(wěn)壓器、三相交流移相器、三相正弦波逆變器、三相正弦波變頻器、三相電力電子變壓器。
[0019]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變壓器寬幅正弦波矢量調(diào)壓方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、采集并記錄電源的輸入電壓矢量Ul ; 步驟二、設(shè)定補(bǔ)償電壓矢量為U2、負(fù)載上的輸出電壓矢量為U3、輸入電壓矢量Ul與補(bǔ)償電壓矢量U2之間的相位差為a ； 步驟三、將補(bǔ)償電壓矢量U2的模設(shè)定為與輸入電壓矢量Ul保持相等，調(diào)節(jié)輸入電壓矢量Ul與補(bǔ)償電壓矢量U2之間的相位差a，計(jì)算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比: 301、當(dāng)相位差a 為 O。時(shí)，U3=U1+U2，U3/U1=2 ； 302、當(dāng)相位差a 為 180。時(shí)，U3=U1_U2=0，U3/U1=0 ； 303、當(dāng)相位差滿足O°< a < 180°時(shí)，根據(jù)公式U3/Ul=2cos (a/2)計(jì)算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比； 步驟四、根據(jù)步驟三的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)壓處理: 401、針對(duì)交流調(diào)壓器，設(shè)定UN為額定電壓，當(dāng)Ul=UN且U1=U2時(shí)，要求輸出電壓U3在(O?1.5)*UN內(nèi)變化，則將a由180°調(diào)節(jié)到97.18。； 402、針對(duì)交流穩(wěn)壓器，設(shè)定UN為額定電壓，當(dāng)Ul=0.5UN時(shí)，表示輸入電壓過低，為了保持負(fù)載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計(jì)算得出a=0°，因此，輸入電壓在(0.5?1.0)*UN變化時(shí)，輸出電壓通過調(diào)節(jié)可以滿足穩(wěn)定在額定UN不變； 當(dāng)Ul多UN，即輸入電壓大于額定電壓時(shí)，為了保持負(fù)載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計(jì)算得出a彡120° ; 步驟五、通過調(diào)整補(bǔ)償電壓矢量U2相對(duì)輸入電壓矢量Ul的相位差a，實(shí)現(xiàn)寬幅的輸出電壓U3調(diào)節(jié)。2.如權(quán)利要求1所述的一種變壓器寬幅正弦波矢量調(diào)壓方法，其特征在于:通過電力電子變換器對(duì)交流電源輸入電壓矢量產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電壓矢量進(jìn)行補(bǔ)償，保持補(bǔ)償電壓幅值不變，改變它相對(duì)輸入電壓矢量的相位差。3.如權(quán)利要求1所述的一種變壓器寬幅正弦波矢量調(diào)壓方法，其特征在于:所述方法適用于需要寬幅正弦波調(diào)壓的單相或三相交流調(diào)壓器、交流穩(wěn)壓器、交流移相器、正弦波逆變器、正弦波變頻器或者電力電子變壓器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變壓器寬幅正弦波矢量調(diào)壓方法，包括：采集并記錄電源的輸入電壓矢量U1；設(shè)定補(bǔ)償電壓矢量為U2、負(fù)載上的輸出電壓矢量為U3、輸入電壓矢量U1與補(bǔ)償電壓矢量U2之間的相位差為a；將補(bǔ)償電壓矢量U2的模設(shè)定為與輸入電壓矢量U1保持相等，調(diào)節(jié)輸入電壓矢量U1與補(bǔ)償電壓矢量U2之間的相位差a，計(jì)算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比；根據(jù)步驟三的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)壓處理，通過調(diào)整補(bǔ)償電壓矢量U2相對(duì)輸入電壓矢量U1的相位差a，實(shí)現(xiàn)寬幅的輸出電壓U3調(diào)節(jié)。本發(fā)明所公開的方法可以針對(duì)大容量、寬幅、無觸點(diǎn)、無級(jí)正弦波電力電子調(diào)壓器、穩(wěn)壓器；適用于單、三相系統(tǒng)；屬于無工頻變壓器，降低了設(shè)備重量和體積。
【IPC分類】G05F1/14
【公開號(hào)】CN105068587
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510424385
【發(fā)明人】王慶斌, 蔡日, 王彩強(qiáng), 佘國鴻, 黃輝, 詹雄鏗, 吳小寧, 李鈣, 朱漢清, 楊昀, 揭毅, 董海波, 覃家露, 羅定志, 羅耀強(qiáng), 查鳴, 杜波
【申請(qǐng)人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司云浮供電局, 南京易司拓電力科技股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日