一種變壓器寬幅正弦波矢量調壓方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種變壓器寬幅正弦波矢量調壓方法，涉及寬幅正弦波電力電子調壓方法，屬于交流調壓技術領域。
【背景技術】
[0002]交流調壓是指對交流電的電壓進行調節的方法，用在電熱控制、交流電動機速度控制、燈光控制和交流穩壓器等場合。與自耦變壓器調壓方法相比，交流調壓電路控制方便，調節速度快，裝置的重量輕、體積小，有色金屬消耗也少。
[0003]現有交流調壓、穩壓方法主要包括以下幾種:
(I)采用伺服電動機帶動電刷移動實現變壓器輸出電壓調壓，輸出電壓實現有級(變壓器有多個分接頭)或無級(如自耦變壓器)調節。但由于電動機和電刷的存在，即是有觸點的調壓方式，其缺點是調壓速度緩慢、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來調節變壓器輸出電壓，實現無觸點的調壓方式。但因調壓是有級的，無法實現連續調壓，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變換的方式實現交流正弦波調壓，直流環的大電解電容使直流環電壓調節緩慢，而僅靠調制系數來控制輸出電壓時，在輸出電壓較高或較低時有波形差、精度低的不足，難以實現寬幅調壓。
[0006](4)用AC/AC變換的方式實現交流正弦波調壓時，有輸出電壓波形差、精度低的不足；同時，也難于用到單相電源的系統。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術的缺陷，提供一種變壓器寬幅正弦波矢量調壓方法，具體是一種無觸點、無級、寬幅的正弦波電力電子調壓、穩壓方法，適用于不同容量等級的單、三相系統。
[0008]本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
一種變壓器寬幅正弦波矢量調壓方法，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、設定補償電壓矢量為U2、負載上的輸出電壓矢量為U3、輸入電壓矢量Ul與補償電壓矢量U2之間的相位差為a ；
步驟三、將補償電壓矢量U2的模設定為與輸入電壓矢量Ul保持相等，調節輸入電壓矢量Ul與補償電壓矢量U2之間的相位差a，計算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比:
301、當相位差a 為 O。時，U3=U1+U2，U3/U1=2 ；
302、當相位差a 為 180。時，U3=U1_U2=0，U3/U1=0 ；
303、當相位差滿足O°< a < 180°時，根據公式U3/Ul=2cos (a/2)計算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比； 步驟四、根據步驟三的計算結果進行相應的調壓處理:
401、針對交流調壓器，設定UN為額定電壓，當Ul=UN且U1=U2時，要求輸出電壓U3在(O?1.5)*UN內變化，則將a由180°調節到97.18。；
402、針對交流穩壓器，設定UN為額定電壓，當Ul=0.5UN時，表示輸入電壓過低，為了保持負載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計算得出a=0°，因此，輸入電壓在(0.5?1.0)*UN變化時，輸出電壓通過調節可以滿足穩定在額定UN不變；
當Ul多UN，即輸入電壓大于額定電壓時，為了保持負載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計算得出a彡120° ;
步驟五、通過調整補償電壓矢量U2相對輸入電壓矢量Ul的相位差a，實現寬幅的輸出電壓U3調節。
[0009]作為本發明的進一步優選方案，通過電力電子變換器對交流電源輸入電壓矢量產生相應的補償電壓矢量進行補償，保持補償電壓幅值不變，改變它相對輸入電壓矢量的相位差。
[0010]作為本發明的進一步優選方案，所述方法適用于需要寬幅正弦波調壓的單相或三相交流調壓器、交流穩壓器、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]本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:本發明所公開的方法可以針對大容量、寬幅、無觸點、無級正弦波電力電子調壓器、穩壓器；適用于單、三相系統；屬于無工頻變壓器，降低了設備重量和體積。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明所述方法的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面詳細描述本發明的實施方式，所述實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號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施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0014]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
本發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、設定補償電壓矢量為U2、負載上的輸出電壓矢量為U3、輸入電壓矢量Ul與補償電壓矢量U2之間的相位差為a ；
步驟三、將補償電壓矢量U2的模設定為與輸入電壓矢量Ul保持相等，調節輸入電壓矢量Ul與補償電壓矢量U2之間的相位差a，計算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比:
301、當相位差a 為 O。時，U3=U1+U2，U3/U1=2 ；
302、當相位差a 為 180。時，U3=U1_U2=0，U3/U1=0 ；
303、當相位差滿足O°< a < 180°時，根據公式U3/Ul=2cos (a/2)計算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比； 步驟四、根據步驟三的計算結果進行相應的調壓處理:
401、針對交流調壓器，設定UN為額定電壓，當Ul=UN且U1=U2時，要求輸出電壓U3在(O?1.5)*UN內變化，則將a由180°調節到97.18。；
402、針對交流穩壓器，設定UN為額定電壓，當Ul=0.5UN時，表示輸入電壓過低，為了保持負載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計算得出a=0°，因此，輸入電壓在(0.5?1.0)*UN變化時，輸出電壓通過調節可以滿足穩定在額定UN不變；
當Ul多UN，即輸入電壓大于額定電壓時，為了保持負載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計算得出a彡120° ;
步驟五、通過調整補償電壓矢量U2相對輸入電壓矢量Ul的相位差a，實現寬幅的輸出電壓U3調節。
[0015]作為本發明的進一步優選方案，通過電力電子變換器對交流電源輸入電壓矢量產生相應的補償電壓矢量進行補償，保持補償電壓幅值不變，改變它相對輸入電壓矢量的相位差。
[0016]作為本發明的進一步優選方案，所述方法適用于需要寬幅正弦波調壓的單相或三相交流調壓器、交流穩壓器、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]下面通過具體實施例描述本發明的技術方案，交流電源輸入電壓Ul經電力電子變換器產生的補償電壓U2進行補償，保持U2幅值不變，改變相對輸入電壓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，設定UN為額定電壓，當Ul = UN時，a的調節過程為(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壓器、三相交流穩壓器、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]上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質，在本發明的精神和原則之內，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種變壓器寬幅正弦波矢量調壓方法，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、設定補償電壓矢量為U2、負載上的輸出電壓矢量為U3、輸入電壓矢量Ul與補償電壓矢量U2之間的相位差為a ； 步驟三、將補償電壓矢量U2的模設定為與輸入電壓矢量Ul保持相等，調節輸入電壓矢量Ul與補償電壓矢量U2之間的相位差a，計算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比: 301、當相位差a 為 O。時，U3=U1+U2，U3/U1=2 ； 302、當相位差a 為 180。時，U3=U1_U2=0，U3/U1=0 ； 303、當相位差滿足O°< a < 180°時，根據公式U3/Ul=2cos (a/2)計算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比； 步驟四、根據步驟三的計算結果進行相應的調壓處理: 401、針對交流調壓器，設定UN為額定電壓，當Ul=UN且U1=U2時，要求輸出電壓U3在(O?1.5)*UN內變化，則將a由180°調節到97.18。； 402、針對交流穩壓器，設定UN為額定電壓，當Ul=0.5UN時，表示輸入電壓過低，為了保持負載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計算得出a=0°，因此，輸入電壓在(0.5?1.0)*UN變化時，輸出電壓通過調節可以滿足穩定在額定UN不變； 當Ul多UN，即輸入電壓大于額定電壓時，為了保持負載電壓仍滿足額定電壓U3=UN，計算得出a彡120° ; 步驟五、通過調整補償電壓矢量U2相對輸入電壓矢量Ul的相位差a，實現寬幅的輸出電壓U3調節。2.如權利要求1所述的一種變壓器寬幅正弦波矢量調壓方法，其特征在于:通過電力電子變換器對交流電源輸入電壓矢量產生相應的補償電壓矢量進行補償，保持補償電壓幅值不變，改變它相對輸入電壓矢量的相位差。3.如權利要求1所述的一種變壓器寬幅正弦波矢量調壓方法，其特征在于:所述方法適用于需要寬幅正弦波調壓的單相或三相交流調壓器、交流穩壓器、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】本發明公開了一種變壓器寬幅正弦波矢量調壓方法，包括：采集并記錄電源的輸入電壓矢量U1；設定補償電壓矢量為U2、負載上的輸出電壓矢量為U3、輸入電壓矢量U1與補償電壓矢量U2之間的相位差為a；將補償電壓矢量U2的模設定為與輸入電壓矢量U1保持相等，調節輸入電壓矢量U1與補償電壓矢量U2之間的相位差a，計算輸出電壓矢量、輸入電壓矢量的模之比；根據步驟三的計算結果進行相應的調壓處理，通過調整補償電壓矢量U2相對輸入電壓矢量U1的相位差a，實現寬幅的輸出電壓U3調節。本發明所公開的方法可以針對大容量、寬幅、無觸點、無級正弦波電力電子調壓器、穩壓器；適用于單、三相系統；屬于無工頻變壓器，降低了設備重量和體積。
【IPC分類】G05F1/14
【公開號】CN105068587
【申請號】CN201510424385
【發明人】王慶斌, 蔡日, 王彩強, 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, 查鳴, 杜波
【申請人】廣東電網有限責任公司云浮供電局, 南京易司拓電力科技股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月20日