[实用新型]交流高压大功率可调稳压稳频电源装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种交流高压大功率可调稳压稳频电源装置，该装置输出电压和频率均可根据需要进行调节。

背景技术：

现有的交流高压稳压电源装置，受限于功率器件的耐压水平，主要采用两种技术方案。一种是高-低-高方案，采用输入变压器将高压交流电降为低压交流电，完成低压稳压后再采用升压变压器输出高压交流电。这种方案存在着一些不足：中间低压环节电流过大，限制了装置的适用范围；效率低，电能损耗较大；整套装置体积过大。另一种是功率器件直接串联方案，将低压功率器件串联起来，使整体耐压水平提高，实现高压范围内的稳压功能。这种方案也存在一些问题：输出电流谐波含量较大，输入输出需要加装滤波器；输入功率因数较低，影响电网的电能质量。

同时，采取上述两种技术方案的交流高压稳压电源在实际使用中还暴露了一些不足：装置结构不太合理，当某个部分发生故障时，往往需要整机停机后才能检修，难以满足运行可靠性的要求。另外，输出电压及频率大小固定，或者调节范围有限，无法适应不同工况要求。

发明内容：

本实用新型的目的是在于提供一种交流高压大功率可调稳压稳频电源装置。该装置结构间单，适用于交流高压大功率范围，输出电压和频率可以调节，当输入电压和频率波动较大时，仍能实现稳压稳频输出。

为实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案：

该装置主要包括输入端传感器、移相变压器、功率部分、嵌入式系统、采样器、输出端传感器。输入端传感器与电网、移相变压器连接，输出端传感器与功率部分、负载连接，采样器与输入端传感器及输出端传感器相连，嵌入式系统分别与功率部分、采样器相连。电网电压直接输入移相变压器，电网输入的三相交流高压电在移相变压器中转换为多组三相交流低压电，用来给功率部分供电。功率部分分为A、B、C三相，每相包含三个功率单元串联(包含但不限于三个)，三相一共九个功率单元。每个功率单元输入一组来自移相变压器的三相交流低压电。功率单元包括熔断器、整流桥、直流滤波电容器和IGBT单相全桥逆变器。整流桥与移相变压器副方绕组经熔断器相连，对输入的三相低压交流电进行整流。整流桥与直流滤波电容器相连，消除整流后的直流电中的谐波。直流滤波电容器连接IGBT单相全桥逆变器，对滤波后的直流电进行逆变。三相交流低压电在功率单元中完成整流、滤波、逆变过程之后，变为单相交流低压电输出。功率部分每相串联的三个功率单元输出的单相交流低压电经叠加后，形成单相高压电输出，由于功率部分共有A、B、C三相，便输出三相交流高压电。输出的三相交流高压电可直接供负载使用。

输入端传感器接到电网与移相变压器的连接电缆上，实时监测输入端的三相电压信号和频率信号。输出端传感器接到功率部分与负载的连接电缆上，实时监测输出端的三相电压信号和频率信号。采样器与输入端传感器以及输出端传感器相连，嵌入式系统分别与功率部分、采样器相连，对电压和频率信号进行采样，然后将采样数据送到嵌入式系统。

高压大功率可调稳压稳频电源装置由输入端传感器、移相变压器、功率部分、嵌入式系统、采样器、输出端传感器组成。电网与稳压稳频装置相连，输入的高压交流电经过稳压稳频处理后，输出符合用户要求的高压交流电至负载。以3KV，250KW的一型高压大功率可调稳压稳频电源装置为例，该装置的移相变压器选用3KV/315KW型，输入端传感器和输出端传感器选用LEM公司的LV100型，功率部分选用湖北三环发展股份有限公司的3KV，250KW系列，嵌入式系统选用基于FPGA的EP2C35484C8系统板，采样器选用MAX125。

嵌入式系统中包含一种预先设定的校正方法，根据这种方法对由采样器送来的数据进行运算，然后输出控制信号到功率部分，控制各功率单元的工作情况，调节输出电压和频率。

本实用新型与现有技术相比具有以下特点：由于利用功率单元串联叠加技术，该装置的电压等级高、输出容量大。该装置既可以保证输出电压稳定，又可以保证输出频率稳定可靠。该装置输入谐波含量低，不需要加装滤波器。该装置提高功率因数，降低了电能损耗。该装置不仅可以提供稳压稳频输出，还可以根据实际需要改变输出电压和频率，实现变压变频输出。功率单元采用模块化设计，方便安装与维修，运行可靠。该装置可以提供冗余方案，功率部分的每相增加一个备用功率单元作为热备用，一旦需要可以迅速投入运行，增加了功率裕量，调节能力大为增强。

附图说明：

图1为一种高压大功率可调稳压稳频电源装置结构示意图。