一種可調壓疊頻的電壓源的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種可調壓疊頻的電壓源，包括直流電源、PWM逆變器、三相濾波器、變壓器，PWM逆變器的輸入端接直流電源的輸出端，PWM逆變器的輸出端經三相濾波器后接所述變壓器原邊繞組的首端，變壓器原邊繞組的末端接入三相電網，直流電源正負極之間連接有濾波電容。本電壓源的電壓調節控制靈活，可通過單套逆變器生成較大的電壓矢量，然后通過兩種電壓矢量的夾角控制，生成較低的電壓，直至零電壓，因此本電壓源在低電壓輸出時電壓精度高、諧波小；當逆變器輸出的頻率與電網頻率不一致，則為疊頻輸出，可用于異步電機的溫升試驗；且使用本電壓源進行異步電動機溫升試驗時，試驗步驟簡單，不需要專用的控制軟件，對控制要求較低。
【專利說明】一種可調壓疊頻的電壓源
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電壓源，特別涉及電壓源拓撲結構的改進。
【背景技術】
[0002]異步電機溫升試驗法有直接負載法和等效負載法。等效負載法又分為疊頻法和降低電壓負載法。采用疊頻法進行異步電動機溫升試驗時不需要進行機械聯接，所以該法特別適用于立式異步電動機、超設備容量的異步電機及低速異步電機而又沒有合適陪試電機的溫升試驗，對于普通的異步電機，疊頻法溫升試驗則可以減少對組裝配的時間及減少試驗時的能源消耗。
[0003]國標《GB/T 1032-2005三相異步電動機試驗方法》中，疊頻溫升試驗傳統方法采用的是發電機作為主電源和副電源，發電機由拖動機拖動發電，因此，傳統的疊頻試驗方法占用的設備復雜龐大，調整繁瑣，自動化程度不高。
[0004]現在隨著電力電子及其相關技術的發展，變頻試驗電源在電機試驗行業中被逐步應用，用變頻試驗電源實現異步電機疊頻溫升試驗，既節約能源，又簡便易行。現行的溫升試驗專用變頻試驗電源采用專用控制軟件，試驗時，要求先用主調制波控制變頻器輸出一個單一頻率的正弦電壓驅動被試電機空載運行，然后逐步增加副調制波的幅值直至達到溫升試驗的相應條件，其控制要求較高。
[0005]
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的上述缺陷，提供一種可調壓疊頻的電壓源。
[0007]為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案如下:
可調壓疊頻的電壓源，其特征在于包括:直流電源、PWM逆變器、三相濾波器、變壓器，所述PWM逆變器的輸入端接直流電源的輸出端，PWM逆變器的輸出端經三相濾波器后接所述變壓器原邊繞組的首端，所述變壓器原邊繞組的末端接入三相電網，所述直流電源正負極之間連接有濾波電容。
[0008]本發明還具有如下進一步的改進:
1、所述變壓器為三相變壓器或三個單相變壓器組成的變壓器組。
[0009]2、所述變壓器的次邊繞組為星形或角形連接方式。
[0010]3、所述PWM逆變器為兩電平三相PWM逆變器或三電平三相PWM逆變器中的一種。
[0011]4、所述三相濾波器為LC三相濾波器，LC三相濾波器的三相電容呈星形連接或角形連接。
[0012]5、所述三相濾波器為LCL三相濾波器，LCL三相濾波器的三相電容呈星形連接或角形連接。
[0013]6、所述變壓器原邊繞組的第二端與三相電網之間接有調壓器。
[0014]7、本發明還具有PWM控制器，所述PWM控制器的控制信號輸出端與所述PWM逆變器連接。
[0015]本發明可調壓疊頻的電壓源，采用一臺三相逆變器，其輸出電壓給變壓器原邊繞組的首端供電，變壓器原邊繞組末端由電網電壓供電。工頻工況時，通過對逆變電路的輸出三相電壓進行幅值和相位等的控制，經過原邊的濾波器濾波后，在變壓器次邊產生電壓可調節的工頻電壓；當逆變器輸出的頻率與電網頻率不一致，則為疊頻輸出，可用于異步電機的溫升試驗；該逆變器也可當作諧波發生器，在工頻電壓的基礎上疊加諧波。
[0016]本發明有益效果如下:
1、電源的電壓調節控制靈活，可以通過逆變器產生電壓矢量，用矢量合成法進行電壓調節。通過調節逆變器和電網的電壓矢量夾角來進行電壓控制。
[0017]2、變壓器首末兩端的輸出電壓一致時，可通過逆變器生成較大的電壓矢量，然后通過兩種電壓矢量的夾角控制，生成較低的電壓，直至零電壓，因此本電壓源在低電壓輸出時電壓精度高、諧波小。
[0018]3、當逆變器輸出不同于工頻的頻率，則可輸出疊頻電壓，用小容量的逆變電源實現異步電機的溫升試驗。且使用本電壓源進行異步電動機溫升試驗時，試驗步驟簡單，不需要專用的控制軟件，對控制要求較低。
[0019]4、電網電壓可做基波輸出，逆變器做為諧波發生器，擴寬了本電壓源的應用領域。
[0020]本發明涉及對電壓源拓撲結構的改進，該拓撲結構所帶來的有益效果不依賴于軟件或逆變器控制方法而實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明實施例一電路原理框圖。
[0022]圖2是兩電平三相PWM逆變器拓撲圖。
[0023]圖3是三電平三相PWM逆變器拓撲圖。
[0024]圖4是電容呈星形連接的LC三相濾波器電路原理圖。
[0025]圖5是電容呈角形連接的LC三相濾波器電路原理圖。
[0026]圖6是電容呈星形連接的LCL三相濾波器電路原理圖。
[0027]圖7是電容呈角形連接的LCL三相濾波器電路原理圖。
[0028]圖8-圖11變壓器原邊繞組相電壓矢量合成圖。
[0029]圖12為本發明實施例二電路原理圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0031]實施例一
如圖1所示，本實施例提供的一種可調壓疊頻的電壓源，包括:直流電源E、PWM逆變器
1、三相濾波器3、變壓器2，PWM逆變器I的輸入端接直流電源E的輸出端，PWM逆變器I的輸出端經三相濾波器3后接變壓器2原邊繞組的首端，變壓器2原邊繞組的末端接入三相電網，直流電源E正負極之間連接有濾波電容C。
[0032]直流電源輸出的直流電經過電容濾波后輸入PWM逆變器，PWM逆變器將直流電逆變成交流電，通過三相濾波器濾波后輸出，根據實際所需電壓的要求，(通過PWM逆變控制器)控制逆變器輸出頻率、幅值和相位一定的交流電壓。變壓器次邊繞組可接成星形或角形，通過控制逆變器輸出電壓的頻率、幅值和相位，使變壓器輸出電壓和頻率可調節的三相電壓。
[0033]逆變器輸出電壓和電網電壓，分別接變壓器原邊繞組的首末端，其繞組電壓即為兩電勢差，當逆變器輸出電壓跟電網電壓頻率一致(即為工頻)時，變壓器次邊輸出可調的工頻電壓。其中，當逆變器輸出電壓跟電網電壓相位相同，幅值相同時，變壓器輸入繞組兩端電壓相同，電勢差為零，則輸出電壓為零；若電壓幅值相同，相位具有較小差別時，可得到較低電壓。逆變器電壓幅值低于電網電壓，頻率不一致時，控制逆變器的輸出頻率和電壓幅值(相序保證與電網電壓相序一致)，可疊頻輸出，可用于異步電機的溫升試驗。
[0034]本實施例PWM逆變器采用的是如圖2所示的兩電平三相PWM逆變器。除此之外，還可以選用如圖3所示的三電平三相PWM逆變器。本實施例三相濾波器的方案圖如圖4所示，為LC三相濾波器，LC三相濾波器的三相電容呈星形連接形式，除此之外，還可以采用如圖5所示的電容呈角形連接的LC三相濾波器；或者采用如圖6所示電容呈星形連接的LCL三相濾波器；或者采用如圖7所示電容呈角形連接的LCL三相濾波器。
[0035]逆變器輸出電壓和電網電壓分別接變壓器原邊繞組的首末端，其繞組電壓即為逆變器和電網輸出的電勢差，電壓矢量合成圖參見圖8-圖11。圖中u’為逆變器輸出的相電壓，u’’為電網輸出的相電壓，u為最終獲得的變壓器原邊繞組相電壓。
[0036]圖8中輸出的是低電壓，圖9中輸出的是零電壓，圖10中輸出的是較大電壓；圖11輸出的是最大電壓。
[0037]實施例二
如圖12所示，為使用本實施例電壓源進行疊頻試驗的原理圖。圖中，4為調壓器，M為異步電機，其余標號含義參見圖1。
[0038]從圖12中可知，本實施例電壓源中，變壓器2原邊繞組的末端與三相電網之間接有調壓器4，變壓器2的次邊繞組與異步電機M相連。
[0039]當電網電壓為高電壓時，逆變器可輸出與工頻不一致的頻率電壓，此時變壓器次邊可輸出疊頻電壓，為異步電機供電，就可完成溫升試驗。試驗時，先通過調壓器4對異步電機M進行降壓啟動，使其在額定電壓、額定頻率下空載運行；然后，啟動逆變器，對于額定頻率為50Hz的電機，疊加的輔頻應在38Hz?42Hz范圍內選擇，逐步增加輸出波形的幅值直到達到疊頻溫升試驗條件。試驗過程中，逆變器輸出電壓小于電網電壓，(通常為電網電壓的10%?20%)，其相序必須與電網電壓相序一致。
[0040]可見，使用本電壓源進行異步電動機溫升試驗，試驗步驟簡單，不需要專用的控制軟件，對控制要求較低。
[0041]最后有必要在此說明的是:上述內容只用于對本發明的技術方案作進一步詳細說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，本領域的技術人員根據本發明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種可調壓疊頻的電壓源，其特征在于，包括:直流電源、PWM逆變器、三相濾波器、變壓器，所述PWM逆變器的輸入端接直流電源的輸出端，PWM逆變器的輸出端經三相濾波器后接所述變壓器原邊繞組的首端，所述變壓器原邊繞組的末端接入三相電網，所述直流電源正負極之間連接有濾波電容。
2.根據權利要求1所述的可調壓疊頻的電壓源，其特征在于:所述變壓器為三相變壓器或三個單相變壓器組成的變壓器組。
3.根據權利要求1所述的可調壓疊頻的電壓源，其特征在于:所述變壓器的次邊繞組為星形或角形連接方式。
4.根據權利要求1所述的可調壓疊頻的電壓源，其特征在于:所述PWM逆變器為兩電平三相PWM逆變器或三電平三相PWM逆變器中的一種。
5.根據權利要求1所述的可調壓疊頻的電壓源，其特征在于:所述三相濾波器為LC三相濾波器，LC三相濾波器的三相電容呈星形連接或角形連接。
6.根據權利要求1所述的可調壓疊頻的電壓源，其特征在于:所述三相濾波器為LCL三相濾波器，LCL三相濾波器的三相電容呈星形連接或角形連接。
7.根據權利要求1所述的可調壓疊頻的電壓源，其特征在于:所述變壓器原邊繞組的末端與三相電網之間接有調壓器。
8.根據權利要求1所述的可調壓疊頻的電壓源，其特征在于:還具有PWM控制器，所述PWM控制器的控制信號輸出端與所述PWM逆變器連接。
【文檔編號】H02M7/5387GK104201917SQ201410186864
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】周細文, 章輝, 劉景芝, 黃慶利 申請人:周細文, 江蘇有能新能源有限公司