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专利号: 2022111658936
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.非常规平衡电抗器的54脉波不控整流器,其特征在于,包括:

移相变压器,用于对电网的输入电压进行移相,生成三路相位差20°、幅值相同的三相电压,并且将移相变压器生成的电压分别送入全桥整流电路Ⅰ、全桥整流电路Ⅱ、全桥整流电路Ⅲ进行各相角的三相整流;

全桥整流电路,包括全桥整流电路Ⅰ、全桥整流电路Ⅱ和全桥整流电路Ⅲ,输出的三个直流负电压与输出端的负端连接,该输出的三个直流正电压分别与非常规平衡电抗器Ⅰ、非常规平衡电抗器Ⅱ和非常规平衡电抗器Ⅲ一次侧连接;

组合式非常规平衡电抗器,包括非常规平衡电抗器Ⅰ、非常规平衡电抗器Ⅱ和非常规平衡电抗器Ⅲ,每个非常规平衡电抗器的一次侧有两个抽头,每个抽头经过一个钳位二极管形成直流侧输出端并与输出端负载的正端连接,每个非常规平衡电抗器二次侧绕组两端分别经过一个钳位二极管形成直流侧辅助电路正输出端并与输出端的负载正端连接,三个电抗器二次侧绕组中心抽头连接在一起形成直流侧辅助电路负输出端并与输出端负载的负端连接。

2.根据权利要求1所述的非常规平衡电抗器的54脉波不控整流器,其特征在于,所述移相变压器为自耦变压器;变压器由3个芯柱组成,每个芯柱上有三个绕组,包括1个原边绕组和2个副边绕组,绕组之间存在直接的电气连接,原边绕组为三角型联结,副边绕组与原边绕组抽头联结,产生出3组大小相等且相位差20°的三相电压。

3.根据权利要求1所述的非常规平衡电抗器的54脉波不控整流器,其特征在于,所述非常规平衡电抗器Ⅰ、非常规平衡电抗器Ⅱ和非常规平衡电抗器Ⅲ均采用不控整流器件。

4.根据权利要求1所述的非常规平衡电抗器的54脉波不控整流器,其特征在于,所述该三个非常规平衡电抗器均带中心抽头的单相变压器,包括由一个芯柱组成,芯柱上有一个原边绕组和一个副边绕组,原边绕组有两个关于原边中心对称的抽头,原边匝比定义为两抽头间的匝数比原边绕组匝数,其原边匝比为q=0.227,副边绕组有一个中心抽头,副边匝比定义为原边绕组匝数比副边绕组匝数,其副边匝比为k=0.0244。

5.根据权利要求3的非常规平衡电抗器的54脉波不控整流器,其特征在于,所述不控整流器件包括非常规平衡电抗器Ⅰ的二极管VD1、二极管VD2、二极管VD7和二极管VD8,非常规平衡电抗器Ⅱ的二极管VD3、二极管VD4、二极管VD9和二极管VD10,非常规平衡电抗器Ⅲ的二极管VD5、二极管VD6、二极管VD11和二极管VD12。

6.非常规平衡电抗器的54脉波不控整流器的整流方法,基于权利要求1‑5任一权利要求所述的整流器实现,其特征在于,包括全桥整流电路对三相电压有6脉波整流输出,移相变压器产生出3组大小相等且相位差20°的三相电压,经过全桥整流电路配合输出得到18脉波整流输出;再通过非常规平衡电抗器Ⅰ、非常规平衡电抗器Ⅱ和非常规平衡电抗器Ⅲ分别对18脉波整流输出进行处理,提升整流脉波数量,得到54脉波整流输出,对于非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅱ的输出电压Vdc2和非常规平衡电抗器Ⅲ的输出电压Vdc3时,有三个工作模式分别为工作模式Ⅰ、工作模式Ⅱ、工作模式Ⅲ;对于非常规平衡电抗器Ⅱ的输出电压Vdc2≥非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1和非常规平衡电抗器Ⅲ的输出电压Vdc3时,有三个工作模式分别为工作模式Ⅳ、工作模式Ⅴ、工作模式Ⅵ;对于非常规平衡电抗器Ⅲ的输出电压Vdc3≥非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1和非常规平衡电抗器Ⅱ的输出电压Vdc2时,有三个工作模式分别记为工作模式Ⅶ、工作模式Ⅷ、工作模式Ⅸ。

7.根据权利要求6所述的非常规平衡电抗器的54脉波不控整流器的整流方法,其特征在于,所述工作模式Ⅰ:当非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅲ的输出电压Vdc3>>非常规平衡电抗器Ⅱ的输出电压Vdc2时,非常规平衡电抗器Ⅰ:因为非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅲ的输出电压Vdc3,所以VD1导通,VD2反向截止,id2=0,又因为此时二极管VD7和二极管VD8侧电压Vs1小于整流系统输出电压VL,所以二极管VD7和二极管VD8都不导通;非常规平衡电抗器Ⅱ:因为非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅱ的输出电压Vdc2,所以VD4导通,VD3反向截止,id3=0,又因为此时二极管VD9和二极管VD10侧电压Vs1小于整流系统输出电压VL,所以二极管VD9和二极管VD10都不导通;非常规平衡电抗器Ⅲ:因为q(Vdc3‑Vdc1)≥q(Vdc1‑Vdc2),因为二极管钳位效应id5=

0、id6=0,此时非常规平衡电抗器Ⅲ不工作;

工作模式Ⅱ:当非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅱ的输出电压Vdc2,且非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅲ的输出电压Vdc3时,非常规平衡电抗器Ⅰ:因为非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅲ的输出电压Vdc3,所以VD1导通,VD2反向截止,id2=0,又因为此时二极管VD7和二极管VD8侧电压Vs1大于整流系统输出电压VL,所以二次侧二极管VD7正偏且导通;非常规平衡电抗器Ⅱ:因为非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅱ的输出电压Vdc2,所以VD4导通,VD3反相截止,id3=0,又因为此时二极管VD9和二极管VD10侧电压‑Vs1大于整流系统输出电压VL,所以二次侧二极管VD10正偏且导通;非常规平衡电抗器Ⅲ:二极管钳位效应id5=0、id6=

0,此时非常规平衡电抗器Ⅲ不工作;

工作模式Ⅲ:当非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅱ的输出电压Vdc2>>非常规平衡电抗器Ⅲ的输出电压Vdc3时,非常规平衡电抗器Ⅰ:因为非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅲ的输出电压Vdc3,所以VD1导通,VD2反向截止,id2=0,又因为此时二极管VD7和二极管VD8侧电压Vs1大于整流系统输出电压VL,所以二次侧二极管VD7正偏且导通;非常规平衡电抗器Ⅱ:因为非常规平衡电抗器Ⅰ的输出电压Vdc1≥非常规平衡电抗器Ⅱ的输出电压Vdc2,所以VD4导通,VD3反向截止,id3=0,又因为此时二极管VD9和二极管VD10侧电压Vs1小于整流系统输出电压VL,所以二极管VD9和二极管VD10都不导通;

非常规平衡电抗器Ⅲ:二极管钳位效应id5=0、id6=0,此时非常规平衡电抗器Ⅲ不工作。

8.根据权利要求6所述的非常规平衡电抗器的54脉波不控整流器的整流方法,其特征在于,所述工作模式Ⅳ:非常规平衡电抗器Ⅰ不工作;非常规平衡电抗器Ⅱ:VD3导通,VD4反向截止,二极管VD9和二极管VD10都不导通;非常规平衡电抗器Ⅲ:VD5反向截止,所以VD6导通,二极管VD11和二极管VD12都不导通;

工作模式Ⅴ:非常规平衡电抗器Ⅰ不工作;非常规平衡电抗器Ⅱ:VD3导通,VD4反向截止,二极管VD9导通,二极管VD10反向截止;非常规平衡电抗器Ⅲ:VD5反向截止,所以VD6导通,二极管VD11不导通,二极管VD12导通;

工作模式Ⅵ:非常规平衡电抗器Ⅰ不工作;非常规平衡电抗器Ⅱ:VD3导通,VD4反向截止,二极管VD9导通,二极管VD10反向截止;非常规平衡电抗器Ⅲ:VD5反向截止,所以VD6导通,二极管VD11和二极管VD12都不导通。

9.根据权利要求6所述的非常规平衡电抗器的54脉波不控整流器的整流方法,其特征在于,

所述工作模式Ⅶ:非常规平衡电抗器Ⅰ:VD1反向截止,VD2导通,二极管VD7和二极管VD8都不导通;非常规平衡电抗器Ⅱ不工作;非常规平衡电抗器Ⅲ:VD5导通,VD6反向截止,二极管VD11和二极管VD12都不导通;

工作模式Ⅷ:非常规平衡电抗器Ⅰ:VD1反向截止,VD2导通,二极管VD7不导通,二极管VD8导通;非常规平衡电抗器Ⅱ不工作;非常规平衡电抗器Ⅲ:VD5导通,VD6反向截止,二极管VD11导通,二极管VD12反向截止;

工作模式Ⅸ:非常规平衡电抗器Ⅰ:VD1反向截止,VD2导通,二极管VD7和二极管VD8都不导通;非常规平衡电抗器Ⅱ不工作;非常规平衡电抗器Ⅲ:VD5导通,VD6反向截止,二极管VD11导通,二极管VD12反向截止。