[实用新型]一种单相电源转换为三相电源的转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电能转换器，特别是涉及一种将电能从一个单相电源转换为三相电源的电能转换器。

背景技术

单相电源转换为三相电源，主要用于家庭或小的行业环境下的单相电源电压。图1和图2是已知的转换器的电原理图，图1示出了单相到三相转换器 17，它包含一个输入，用于抑制电流谐波的滤波器11，一个二极管桥12，具有对可变的供给电压进行整流的交流电压源16，电容器13和逆变器级14为负载15的幅度和频率提供电压。图2又示出另一种结构的单相到三相的转换器。二极管电桥21包含了一个简单的电路，用于校正输入功率因数，此升压型功率因数校正（PFC）电路，包括：一个可控开关22，一个电感器23和二极管24。电感器23可减少电流谐波，并在直流电路中提升电路电压。二极管24用于防止在开关22断路和电路电压突升时造成直流电容器短路。PFC 电路根据电源电压来绘制相同相位和形状的电源电流图，进而来校正转换器的输入功率因数。图1和图2的逆变器级14中的每个输出相都包含了两个可控开关，即总共六个开关形成的三相输出。可控开关连接在直流线路电压输出端的正极或者负极上，通过调制逆变器开关的简易模式来实现交流电压的频率变化。图1和图2中所示的结构为转换器在低电压应用中的典型例子。这样的应用包括特殊用途的驱动器如家用电器中被作为三相电机使用的发动机。图1和图2中的转换器也可以作为一个独立的转换器，用于对用户定义的应用中的电动机驱动。这些应用包括驱动泵、风机以及控制电动工具。图1的结构中有一个大的电感器和六个可控开关，这些元器件的成本相当高。图2的结构中可控开关的数目是7个，但所使用的电感器是更小和更便宜的。图1和图2的结构中只有一个电源电压，并且没有提供一个通用结构。现有技术的单相到三相转换器有关的问题是可控元件的数量和所需的大电感，提高了总的制造成本。

发明内容

本实用新型的一个目的是针对上述不足，而提供一种制造成本低，可用于多个电源电压的单相电源转换为三相电源的转换器。

本实用新型的技术解决方案是：单相电源转换为三相电源的转换器包括整流桥和逆变器，其特征是：在整流桥的输出端之间连接有一个可控开关SREC，一个二极管Dp的正极连接在整流桥的正向输出端和直流输入的有效端，另一个二极管Dn的负极连接在整流桥的负输出端和直流输入接地端之间，连接在整流桥输出端上的电容器组C₁、C₂的中心点为三相输出的一相，另外两相由串联的可控硅开关S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂构成，上述电容器组C₁、C₂的中心点通过一个连接开关CT连接在单相交流输入的中性线和整流桥的一个直流输出端上。

本实用新型的技术解决方案中所述的连接开关CT是继电器、接触器或半导体开关元件。

本实用新型的技术解决方案中所述的连接开关CT是跳线连接。

本实用新型输出的两相由逆变器的输出构成，而第三个输出相位由直流链路的中心点构成，本实用新型仅包括5个可控开关。本实用新型转换器的一个优点是与现有技术的结构相比，减少了主电流路径中使用的有效部件的数量，降低了制造成本；本实用新型的更大的优点是，采用电容器组的中心点作为三相输的一相，该中心点通过一个可控的连接开关连接到单相电源和整流桥输出直流电源的一端上，通过该连接开关的导通和阻塞可控制输出电压的倍增；本实用新型在电源电压较低时仍能正常工作，如110伏或230伏的电源电压均可正常工作。

附图说明

图1是现有技术的转换器电原理图。

图2是另一种现有技术的转换器电原理图。

图3是本实用新型的电原理图。

具体实施方式

如图3所示，本实用新型的转换器17的整流器由二极管D1，D2，D3，D4构成一个整流桥，二极管整流桥的输入端在二极管D1，D2和二极管D3，D4之间，输出端在二极管D1，D3和二极管D2，D4之间。接入电感Lin连接在二极管整流桥的正输入端。在整流桥的输出端之间连接有一个可控开关SREC，一个阻塞二极管Dp的正极连接在整流桥的正向输出端和直流输入的有效端，另一个阻塞二极管Dn的负极连接在整流桥的负极输出端的直流母线和直流输入接地端之间。阻塞二极管的极性，使得电流可以流动到正电源电压的DC链路的整流桥的正输出端和负电源轨的DC链路的整流桥的负输出。可控开关SREC用于校正功率因数，并与作为一个升压器的电感Lin一起行动。可控开关SREC的控制以已知的方式通过修改的输入电流波形进行功率因数校正。串联连接的电容器C1，C2组成的电容器组连接在整流桥的输出端上，电容器组的正，负电压轨之间以正常的方式连接。电容器组的中心点即为三相输出中的一相，电容器组的中心点通过一个连接开关CT连接在单相交流输入的中性线和整流桥的一个输出端上，4个可控开关S11，S21，S12，S22和它们的并联的二极管D11，D21，D12，D22构成本实用新型的转换器的逆变器。这些开关和相应的二极管并联组成三相输出的两个阶段的输出，通过连接串联的开关之间的正和负轨的直流母线，输出所述串联连接在中间的形成。利用这些开关或正或负的直流母线电压可以连接到输出端，为三相负载15提供三相直流电源。连接开关CT可以是例如继电器，接触器，跳线或类似的装置，可用于电容器组的中心点连接到负输入端的交流电源。是连接开关CT非公开的直流母线电压的一倍，相对于接触器处于打开位置。充电电流的直流电路电容器组充电电容器组的上限或下限的一半。当电流从电源16通过二极管D1和可控开关SREC阻塞时，电源通过二极管Dp和电容器C1的电流返回。当电流的方向是相反的，可控开关SREC阻塞二极管Dn和二极管D2的电容C2充电的电流流过。两个电容器C1和C2充电到电源电压的最大，从而增加一倍后的直流母线电压。本实用新型的电容器组的中心点可连接到交流电源的中性线。转换器的电路装置可以有选择地使用不同的电源电压，以适应当电压倍增功能是否正在使用，即中心点连接，该转换器是适合用于在较低的电源电压，电压倍增功能可以通过一个自动转换器控制系统，当需要电压倍增模式时，将连接开关CT设为ON状态（导通），当不需要电压加倍时，转换器控制系统将连接开关CT设置为OFF状态（阻塞），既连接开关CT是可控的，例如，继电器或接触器，或者是采用半导体开关，连接开关CT也可以采用设在转换器的壳体或外壳内部的手动操作的切换开关。连接开关CT也可以采用跳线或类似的连接。