專利名稱：一種基于雙h橋的單相到三相交流電源變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙H橋的單相到三相交 流電源變換電路。
背景技術(shù)：
世界各國均面臨著常規(guī)能源短缺和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，各種新型節(jié)能技術(shù)的開 發(fā)和應(yīng)用，對緩解當(dāng)前的能源壓力有著非常重要的作用。三相感應(yīng)電動機(jī)具有構(gòu)造簡單、安 全可靠、性能優(yōu)良、價格便宜等許多優(yōu)點(diǎn)。相形之下，單相電動機(jī)在性能、可靠性及價格上都 不如三相電動機(jī)，例如效率低4%，功率因數(shù)低10% -12%，同機(jī)座號的單相電動機(jī)僅為三 相電動機(jī)功率的50%。這主要是制造原理上的差別決定的。三相電動機(jī)運(yùn)行時，定、轉(zhuǎn)子間 氣隙產(chǎn)生的是圓形旋轉(zhuǎn)磁場，而單相電動機(jī)正常運(yùn)行時，只有主繞組參加工作，其產(chǎn)生的磁 場是橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生的力矩不均勻，并有噪聲。由于單相電動機(jī)的容量有限，或者考 慮到運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性等因素，必須采用三相電動機(jī)時，可有兩種方案一是建設(shè)三相電源，一 是采用電源變換器將單相電源轉(zhuǎn)換為三相電源。電源變換器又分靜止和旋轉(zhuǎn)兩種類型。靜 止型又有電容器型、自耦變壓器型和電力電子型三種。本發(fā)明就是基于電力電子技術(shù)的電 源變換電路，通過與三相電機(jī)負(fù)載等的配合使用可以達(dá)到有效提高用電效率的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙H橋(兩個單相全橋式逆變器)的單相到三相 交流電源變換電路，將單相交流電源變換為對稱的三相交流電源。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為由具有四個接線端口的電源轉(zhuǎn)接口將單相交流電源接 線端、三相交流輸出端、兩個低通濾波器、兩個單相全橋式逆變器連為一體，具體連接方式 為單相交流電源接線端與電源轉(zhuǎn)接口的單相電源接口連接，三相交流輸出端與電源轉(zhuǎn)接 口的三相負(fù)載接口連接，由一個單相全橋式逆變器和一個低通濾波器組成的兩個逆變電源 分別通過單相逆變電源接口與電源轉(zhuǎn)接口連接。 所述單相全橋式逆變器輸出的單相交流電壓經(jīng)所述低通濾波器濾波后，在電源轉(zhuǎn) 接口中組合成對稱的三相交流電壓。 所述三相交流輸出端做成三孔插座或三接線柱，便于三相負(fù)載連接。
所述單相全橋式逆變器(簡稱H橋)的結(jié)構(gòu)包括直流電容Cd，4個全控型開關(guān)器
件VT1-VT4，4個二極管VD1-VD4，以及連接這些器件的導(dǎo)線。每個全控型開關(guān)器件和一個二
極管反并聯(lián)，構(gòu)成一個開關(guān)閥。兩個開關(guān)閥串聯(lián)，組成一個橋臂，在橋臂中兩個開關(guān)閥的連
接處引出一條導(dǎo)線。兩個橋臂并列，與直流電容Cd—起構(gòu)成一個單相全橋式逆變器。單相
全橋式逆變器的作用是，將直流電容Cd上的直流電壓變換為單相交流電壓，通過交流輸出
端送出。 所述低通濾波器為電感輸入式LC低通濾波器，其結(jié)構(gòu)包括一個電感元件L。、一 個電容元件C。以及相應(yīng)的導(dǎo)線。低通濾波器的作用是，將H橋交流輸出端的電壓諧波濾除，得到主要含工頻分量的交流電。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 ①可以將便于獲得的單相交流電源(例如220V、50Hz交流電)轉(zhuǎn)換為對稱的三相 交流電源，供給三相對稱負(fù)載使用，因而使某些常用的電器設(shè)備可以按三相結(jié)構(gòu)來設(shè)計；本 發(fā)明構(gòu)造簡單、安全可靠、性能優(yōu)良、價格便宜、性價比高且實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 ②該變換電路可以根據(jù)負(fù)載的變化進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，因而輸出電壓不受負(fù)荷變化的 影響，具有比較寬泛的適應(yīng)范圍。 ③該變換電路的電力電子部分只有4個橋臂，比其它結(jié)構(gòu)(例如單相整流加上三 相逆變的結(jié)構(gòu)，至少需要2個或3個整流橋臂和3個逆變橋臂)用的器件少，因而可能降低 成本。


圖1為本發(fā)明的基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路的構(gòu)成圖；
圖2為本發(fā)明的單相全橋式逆變器的結(jié)構(gòu)圖；
圖3為電感輸入式LC低通濾波器的一種可用結(jié)構(gòu)；
圖4為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)接口的接線圖。
圖中標(biāo)號 l-單相交流電源接線端，2-三相交流輸出端，3-電源轉(zhuǎn)接口，4-低通濾波器，5-單 相全橋式逆變器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，下面通過附圖說 明和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。 基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，如圖1所示，該電路由具有四個接線 端口的電源轉(zhuǎn)接口 3將單相交流電源接線端1、三相交流輸出端2、兩個低通濾波器4、兩個 單相全橋式逆變器5連為一體，具體連接方式為單相交流電源接線端1與電源轉(zhuǎn)接口 3的 單相電源接口連接，三相交流輸出端2與電源轉(zhuǎn)接口 3的三相負(fù)載接口連接，由一個單相全 橋式逆變器5和一個低通濾波器4組成的兩個逆變電源分別通過單相逆變電源接口與電源 轉(zhuǎn)接口 3連接。 單相全橋式逆變器5的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括直流電容Cd，全控型開關(guān)器件 VT1-VT4，二極管VD1-VD4，以及連接這些器件的導(dǎo)線。全控型開關(guān)器件可以采用IGBT等。 每個全控型開關(guān)器件均和一個二極管反并聯(lián)，構(gòu)成一個開關(guān)閥。兩個開關(guān)閥串聯(lián)，組成一個 橋臂，在橋臂中兩個開關(guān)閥的連接處引出一條輸出導(dǎo)線。兩個橋臂并列，與直流電容Cd — 起構(gòu)成一個H橋。兩個橋臂的輸出導(dǎo)線共同構(gòu)成H橋的交流輸出端口。 H橋的作用是，將直 流電容Cd上的直流電壓變換為單相交流電壓(通過另外配置的控制器進(jìn)行控制)，通過交 流輸出端送出。直流電容Cd的能量來源是單相電源，其能量和電壓控制，也由H橋的控制 器同時控制。 低通濾波器4采用電感輸入式LC低通濾波器，如圖3所示，包括一個電感元件 L。、一個電容元件C。以及相應(yīng)的導(dǎo)線。H橋輸出的交流電含有諧波，低通濾波器4的作用，就是將H橋交流輸出端的電壓諧波濾除，得到主要含工頻分量的交流電。 電源轉(zhuǎn)接口 3的作用是，將單相交流電源引到兩個單相H橋，并將兩路經(jīng)過低通濾
波器濾波后的單相逆變電源組合成三相對稱交流電，送給三相負(fù)載。 單相交流電源接線端1是從單相交流電源取電的接口，可以做成常見的兩線電源
插頭形式。三相交流輸出端2是給三相交流負(fù)載供電的端口，可以做成三孔插座、三接線柱 等。
權(quán)利要求
一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特征在于，由具有四個接線端口的電源轉(zhuǎn)接口(3)將單相交流電源接線端(1)、三相交流輸出端(2)、兩個低通濾波器(4)、兩個單相全橋式逆變器(5)連為一體，具體連接方式為單相交流電源接線端(1)與電源轉(zhuǎn)接口(3)的單相電源接口連接，三相交流輸出端(2)與電源轉(zhuǎn)接口(3)的三相負(fù)載接口連接，由一個單相全橋式逆變器(5)和一個低通濾波器(4)組成的兩個逆變電源分別通過單相逆變電源接口與電源轉(zhuǎn)接口(3)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特征在于所述單相全橋式逆變器(5)輸出的單相交流電壓經(jīng)所述低通濾波器(4)濾波后，在電源轉(zhuǎn)接口 (3)中組合成對稱的三相交流電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特征在于所述三相交流輸出端(2)做成三孔插座或三接線柱，便于三相負(fù)載連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路，其特征在于所述低通濾波器(4)特別為電感輸入式LC低通濾波器。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力電子和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種基于雙H橋的單相到三相交流電源變換電路。該電路由具有四個接線端口的電源轉(zhuǎn)接口將單相交流電源接線端、三相交流輸出端、兩個低通濾波器、兩個單相全橋式逆變器連為一體，具體連接方式為單相交流電源接線端與電源轉(zhuǎn)接口的單相電源接口連接，三相交流輸出端與電源轉(zhuǎn)接口的三相負(fù)載接口連接，由一個單相全橋式逆變器和一個低通濾波器組成的兩個逆變電源分別通過單相逆變電源接口與電源轉(zhuǎn)接口連接。該電路可以很好地實(shí)現(xiàn)單相到三相交流電源的變換，并能在比較寬泛的范圍內(nèi)適應(yīng)負(fù)荷的變化，而且所用的電力電子器件還相對較少，與包含三相電機(jī)的用電設(shè)備結(jié)合起來具有很好的節(jié)能效果和應(yīng)用前景。
文檔編號H02M5/22GK101714822SQ20091024240
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者朱永強(qiáng), 田軍, 趙紅月 申請人:華北電力大學(xué)