一种单相转三相用电源装置的制作方法

1.本实用新型属于电力设备设计制造技术领域，尤其涉及一种单相转三相用电源装置。


背景技术：

2.随着电气化铁路的逐步发展，电力机车在国民经济命脉中的作用将更加显著，其发展速度也不断加快。由于电力机车为特定的27.5kv单相供电，只要有电气化铁路，必定有单相27.5kv供电线路，而其贯通线及工用和民用则为三相(10kv/6kv/3kv/1140v/380v/220v等)供电，要解决这个问题，以往只能选择增建三相高压线路。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种单相转三相用电源装置。
4.本实用新型采用了如下技术方案：一种单相转三相用电源装置，包括降压变压器、电能质量调节电路和滤波回路，所述降压变压器的原边输入端连接单相电压，将单相电压降压成三组单相低压，每组单相低压均与所述电能质量调节电路连接，所述电能质量调节电路与滤波回路连接，所述电能质量调节电路对三组单相低压分别进行单相整流、单相逆变以及正弦波调制，所述滤波回路滤除单相整流、单相逆变以及正弦波调制过程中产生的谐波，三组单相低压连接形成三相电压。
5.进一步地，还包括软启动回路，所述软启动回路一端与降压变压器的院墙边输入端连接，所述软启动回路能够控制电路的通断并减小并网时对电能质量调节电路的冲击。
6.进一步地，所述软启动回路包括开关和软启动装置，所述软启动装置与开关并联。
7.进一步地，所述软启动装置包括软启动电阻，所述开关包括软启接触器。
8.进一步地，所述降压变压器t1的副边输出端得到的三组单相低压包括变压器低压侧a相电压、变压器低压侧b相电压以及变压器低压侧c相电压；
9.所述电能质量调节电路3包括十四个采用串联链式结构的功率模块，变压器低压侧a相电压、变压器低压侧b相电压以及变压器低压侧c相电压均与十四个功率模块的输入端连接，每个功率模块对输入的电压进行整流、逆变以及正弦波调制。
10.进一步地，所述功率模块包括整流电路、与所述整流电路连接的逆变电路；
11.所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管；第一二极管的阴极端与第二二极管的阴极端连接，第一二极管的阳极端与第三二极管的阴极端连接，第三二极管的阳极端与第四二极管的阳极端连接，第四二极管的阴极端与第二二极管的阳极端连接，第四二极管的阳极端通过第一电容与第二二极管的阴极端连接；
12.所述逆变电路包括第一igbt管、第二igbt管、第三igbt管以及第四igbt管；第一igbt管的发射极端与第三igbt管的集电极端连接，第一igbt管的集电极端与第二igbt管的集电极端连接，且第一igbt管的集电极端、第二igbt管的集电极端均与第二二极管的阴极端连接；第三igbt管的发射极端与第四igbt管的发射极端连接，且第三igbt管的发射极端
与第三二极管的阳极端以及第四二极管的阳极端连接，第四igbt管的集电极端与第二igbt管的发射极端连接；
13.第一igbt管的门极端、第二igbt管的门极端、第三igbt管的门极端以及第四igbt管的门极端均与驱动板的输出端连接，所述驱动板输出的spwm信号驱动第一igbt管、第二igbt管、第三igbt管及第四igbt管的导通状态，以输出所需的电压。
14.进一步地，所述第一igbt管的集电极端与第三igbt管的发射极端通过第二电容连接，第二igbt管的集电极端与第四igbt管的发射极端通过第三电容c3连接；
15.驱动板的电源端与第一电源及第二电源连接，第一电源及第二电源与电源变压器的副边输出端连接，电源变压器的原边输入端与第一输入连接端、第二输入连接端连接，第一输入连接端与第一二极管的阳极端连接，第二输入连接端与第四二极管的阴极端连接。
16.进一步地，所述滤波回路包括电容器和电感器，三组电能质量调节电路（3）的输出端均串联电感器，并通过星形连接方式连接电容器。
17.本实用新型的有益效果：从27.5kv的电源母线上取电，解决特定环境下供电难的问题，降压变压器对27.5kv的电压降压副边输出端输出三组单相低压，三组单相低压均通过电能质量调节电路整流、逆变等变换处理，再通过三相连接形成10kv三相电压，以确保对负载供电的稳定性，相较于现有技术，本实用新型结构简单，成本低。输出电压稳定无干扰，适用于负载容量小、需要小电流的场合。
附图说明
18.图1为本实用新型电源装置的结构框图。
19.图2为本实用新型降压变压器副边输出端与电能质量调节电路的连接示意图。
20.图3为本实用新型功率模块的结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
22.在本实用新型的实施例中，图1是根据本实用新型实施例结构提供的结构框图，如图1所示，该电源装置包括：包括降压变压器t1、电能质量调节电路3、滤波回路，所述降压变压器t1的原边输入端连接单相电压，将单相电压降压成三组单相低压，每组单相低压均与所述电能质量调节电路3连接，所述电能质量调节电路3与滤波回路连接，所述电能质量调节电路3对三组单相低压分别进行单相整流、单相逆变以及正弦波调制，所述滤波回路滤除单相整流、单相逆变以及正弦波调制过程中产生的谐波，三组单相低压连接形成三相电压。
23.其中，变压器原边输入单相电压为27.5kv，三相电压为10kv。
24.本实用新型从27.5kv的电源母线上取电，解决特定环境下供电难的问题，降压变压器对27.5kv的电压降压副边输出端输出三组单相低压，三组单相低压均通过电能质量调节电路整流、逆变等变换处理，再通过三相连接形成三相10kv电压，以确保对负载供电的稳
定性，相较于现有技术，本实用新型结构简单，成本低。输出电压稳定无干扰，适用于负载容量小、需要小电流的场合。
25.在本实用新型的一个实施例中，电源装置还包括软启动回路2，所述软启动回路2一端与降压变压器t1的原边输入端连接，所述软启动回路2能够控制电路的通断并减小并网时的冲击。其中，所述软启动回路2包括开关和软启动装置，所述软启动装置与开关并联。开关对电路通断进行控制，软启动装置可以采用启动电阻r，在工作时，通过启动装置减小并网时对电能质量调节电路的冲击，当开关闭合后，将启动装置短路，不会影响整个电路的工作要求。开关可以采用接触器km。
26.在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，所述降压变压器t1的副边输出端得到的三组单相低压包括变压器低压侧a相电压、变压器低压侧b相电压以及变压器低压侧c相电压。降压变压器将27.5kv高压降压成三组660v低压，即变压器低压侧a相电压、变压器低压侧b相电压以及变压器低压侧c相电压。
27.三组电压相等且在600v~660v范围之间。
28.所述电能质量调节电路3包括十四个采用串联链式结构的功率模块，变压器低压侧a相电压、变压器低压侧b相电压以及变压器低压侧c相电压均与十四个功率模块的输入端连接，根据图2所示，与变压器低压侧a相电压连接的功率模块分别为a1~a14；与变压器低压侧b相电压连接的功率模块分别为b1~b14，与变压器低压侧c相连接的功率模块分别为c1~c14。每个功率模块对输入的电压进行整流、逆变以及正弦波调制。
29.在本实用新型的一个实施例中，所述功率模块包括整流电路、与所述整流电路连接的逆变电路。
30.所述整流电路包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3及第四二极管d4；第一二极管d1的阴极端与第二二极管d2的阴极端连接，第一二极管d1的阳极端与第三二极管d3的阴极端连接，第三二极管d3的阳极端与第四二极管d4的阳极端连接，第四二极管d4的阴极端与第二二极管d2的阳极端连接，第四二极管d4的阳极端通过第一电容c1与第二二极管d2的阴极端连接。
31.所述逆变电路包括第一igbt管igbt1、第二igbt管igbt2、第三igbt管igbt3以及第四igbt管igbt4；第一igbt管igbt1的发射极端与第三igbt管igbt3的集电极端连接，第一igbt管igbt1的集电极端与第二igbt管igbt2的集电极端连接，且第一igbt管igbt1的集电极端、第二igbt管igbt2的集电极端均与第二二极管d2的阴极端连接；第三igbt管igbt3的发射极端与第四igbt管igbt4的发射极端连接，且第三igbt管igbt3的发射极端与第三二极管d3的阳极端以及第四二极管d4的阳极端连接，第四igbt管igbt4的集电极端与第二igbt管igbt2的发射极端连接。
32.第一igbt管igbt1的门极端、第二igbt管igbt2的门极端、第三igbt管igbt3的门极端以及第四igbt管igbt4的门极端均与驱动板13的输出端连接，所述驱动板13输出的spwm信号驱动第一igbt管igbt1、第二igbt管igbt2、第三igbt管igbt3及第四igbt管igbt4的导通状态，以输出所需的电压。
33.所述第一igbt管igbt1的集电极端与第三igbt管igbt3的发射极端通过第二电容c2连接，第二igbt管igbt2的集电极端与第四igbt管igbt4管的发射极端通过第三电容c3连接。软启动回路2对功率模块里的电容预充电进行控制，减小电容充电过程中的电流冲击。
34.驱动板13的电源端与第一电源11及第二电源12连接，第一电源11及第二电源12与电源变压器10的副边输出端连接，电源变压器10的原边输入端与第一输入连接端、第二输入连接端连接，第一输入连接端与第一二极管d1的阳极端连接，第二输入连接端与第四二极管d4的阴极端连接。第一igbt管igbt1的发射极端与第三igbt管igbt3的集电极端连接后作为第一输出端，第二igbt管igbt2的发射极端与第四igbt管igbt4的集电极端连接后作为第二输出端，第一输出端、第二输出端间的电压作为功率模块间的输出端电压值。十四个功率模块串接的电压作为整个电能质量调节电路3的输出电压。
35.本实用新型的实施例一个中，第一电源11与第二电源12互为驱动板13的备用电源，即第一电源11工作时，第二电源12为第一电源11的备用电源，第二电源12工作时，第一电源11为第二电源12的备用电源，以确保对驱动板13供电的稳定性以及可靠性。
36.功率模块为基本的整流-逆变电路。整流侧为二极管整流，逆变侧为基于igbt模块的h桥单相逆变。通过对逆变电路进行正弦波调制的spwm控制，可得到正弦的单相交流输出。具体为使用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的spwm波形对逆变电路中开关器件的通断进行控制，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
37.本实用新型的实施例一个中，所述滤波回路包括电容器c和电感器l，三组电能质量调节电路3的输出端均串联电感器l，并通过星形连接方式连接电容器c。
38.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。