一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源

摘要

本发明公开了一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源，包括功率电力电子电源、电工式电源，所述功率电力电子电源与所述电工式电源串联，其特征在于，所述宽范围电压源的输入端连接三相交流电源，所述宽范围电压源的输出端输出单相交流可调电源；所述电工式电源包括电工式调压器、隔离变压器，所述电工式调压器与所述隔离变压器相串联，所述电工式调压器的输出端与所述隔离变压器的输入端相连接，所述电工式调压器的输入端与所述三相交流电源相连接。本发明有效解决了单相大功率电源对供电系统三相供电不平衡造成的保护性关断问题，提高了电源利用率，同时提高了整个电源电压调节范围，保证了整个电压段的调节细度和电源质量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源，属于电源设备技术领域。

背景技术

对1000kV特高压电流互感器现场校验时，一般使用单相大功率自耦调压器做为调压电源，而现场供电系统一般为三相输出，在使用单相大功率电源时容易造成供电系统三相不平衡而造成的保护性关断，且电源的利用率也较低。

电力电子电源通过全桥整流的方式将三相380V交流电源整流成单相直流电源，然后采用SPWM方式逆变成0～400V的交流，通过这种AC-DC-AC的转换，实现了三相交流电源输入单相交流电源输出的转换。这种方式有效的降低了电源供电系统输出的电流，提高了电源利用率，保证供电系统三相输出电流基本平衡，避免供电系统因三相不平衡造成的保护性关断。但是大功率电力电子电源在输出电压（功率）较小时，由于调制比过小，谐波含量大导致调节细度不够，输出波形不好等问题，无法在全功率范围内实现输出波形好、调节细度高的电源。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提出一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源，实现三相交流电源输入，而单相交流电源输出的转换。

本发明采用如下技术方案：一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源，包括功率电力电子电源、电工式电源，所述功率电力电子电源与所述电工式电源串联，其特征在于，所述宽范围电压源的输入端连接三相交流电源，所述宽范围电压源的输出端输出单相交流可调电源；所述电工式电源包括电工式调压器、隔离变压器，所述电工式调压器与所述隔离变压器相串联，所述电工式调压器的输出端与所述隔离变压器的输入端相连接，所述电工式调压器的输入端与所述三相交流电源相连接。

优选地，三相交流电源的电压为380V，功率电力电子电源的额定功率为200kVA，功率电力电子电源的输出电压为0～400V，功率电力电子电源通过全桥整流的方式将三相交流电源转变成单相直流电源，然后采用SPWM方式逆变成0～400V的单相交流可调电源。

优选地，电工式调压器的额定功率为20kVA，隔离变压器的额定功率为20kVA，两者功率均为20kVA，均属于小功率电源，从供电系统输入单相电压不会对其造成影响，从而保证了供电系统三相输出基本平衡，不会造成大功率工作情况下由于单相电流过大造成三相不平衡引起的关断性保护；电工式调压器的输出电压为0～400V可调电压；电工式调压器的输出电压通过隔离变压器降压变成电压为0～40V、负载能力为500A、调节细度为0.1V的电工式电源。

优选地，宽范围电压源的输出方式为三种：（1）功率电力电子电源独立输出，此时输出电压为0～400V、输出电流为500A；（2）电工式电源独立输出，此时输出电压为0～40V、输出电流500A；（3）功率电力电子电源与电工式电源混合输出，此时最大输出电压为440V、输出电流为500A。

优选地，宽范围电压源在输出电压或功率小于等于额定电压或功率的10%时，由电工式电源为主输出，因为电工式电源输出电压细度小、电源波形好；宽范围电压源在输出电压或功率大于额定电压或功率的10%时，由功率电力电子电源为主输出，电工式电源为辅助输出，既满足升压功率需要，同时也保证调节细度的需要。

本发明所达到的有益效果：（1）通过功率电力电子电源和电工式电源串联的方式，解决了供电电源三相不平衡的问题，提高了电源的利用率；（2）利用电工式电源作为10%以内电压（功率）的主输出，避免了功率电力电子电源在小电压（功率）输出时因为调制比过小，谐波含量大造成导致调节细度不够，输出波形不好等问题；（3）通过功率电力电子电源和电工式电源两者相结合的输出方式，增加了电压调节范围，保证整个电压段调节的细度、电源的质量。

名词解释：PWM的全称是PulseWidthModulation(脉冲宽度调制)，它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。广泛地用于电动机调速和阀门控制，比如电动车电机调速就是使用这种方式；而SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。

附图说明

图1是本发明的一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源的原理图。

图2是本发明的电工式电源的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1是本发明的一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源的原理图，本发明提出一种功率电力电子电源与电工式电源串联的宽范围电压源，包括功率电力电子电源、电工式电源，功率电力电子电源与电工式电源串联，其特征在于，宽范围电压源的输入端连接三相交流电源，宽范围电压源的输出端输出单相交流可调电源；电工式电源包括电工式调压器、隔离变压器，电工式调压器与隔离变压器相串联，电工式调压器的输出端与隔离变压器的输入端相连接，电工式调压器的输入端与三相交流电源相连接。

三相交流电源的电压为380V，功率电力电子电源的额定功率为200kVA，功率电力电子电源的输出电压为0～400V，功率电力电子电源通过全桥整流的方式将三相交流电源转变成单相直流电源，然后采用SPWM方式逆变成0～400V的单相交流可调电源；通过这种AC-DC-AC的转换，实现了三相交流电源输入、单相交流电源输出的转换。

宽范围电压源的输出方式为三种：（1）功率电力电子电源独立输出，此时输出电压为0～400V、输出电流为500A；（2）电工式电源独立输出，此时输出电压为0～40V、输出电流500A；（3）功率电力电子电源与电工式电源混合输出，此时最大输出电压为440V、输出电流为500A。

宽范围电压源在输出电压或功率小于等于额定电压或功率的10%时，由电工式电源为主输出；宽范围电压源在输出电压或功率大于额定电压或功率的10%时，由功率电力电子电源为主输出，电工式电源为辅助输出。

图2是本发明的电工式电源的组成示意图，电工式调压器的额定功率为20kVA，隔离变压器的额定功率为20kVA，电工式调压器的输出电压为0～400V可调电压；电工式调压器的输出电压通过隔离变压器降压变成电压为0～40V、负载能力为500A、调节细度为0.1V的电工式电源。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。