[发明专利]一种提高可控硅电源功率因数的主电路

说明书

技术领域

本发明涉及大功率可控硅电源及其变压器的技术领域。

背景技术

传统的可控硅电源主电路包括连接在三相工频电压上的三对可控硅和三组初级绕组，三组次级绕组与一个三相全波整流桥连接，该三相全波整流桥的输出正极串联一只电感器后，和一只电容器的正极并和电源输出正端子相连接。三相全波整流桥的输出负极和所述电容器的负极连接在电源输出负端子上。具体主电路原理图如图1所示：可控硅SCR1的阳极、SCR2的阴极和三相工频电压的A相以及变压器初级绕组N1c的2头相连接，可控硅SCR1的阴极、SCR2的阳极与绕组N1a的1头相连接；可控硅SCR3的阳极、SCR4的阴极和三相工频电压的B相以及初级绕组N1a的2头相连接，可控硅SCR3的阴极、SCR4的阳极与初级绕组N1b的1头相连接；可控硅SCR5的阳极、SCR6的阴极和三相工频电压的C相以及初级绕组N1b的2头相连接，可控硅SCR5的阴级、SCR6的阳极与初级绕组N1c的1头相连接。三相变压器BYQ的次级绕组N2a的1头、N2b的1头和N2c的1头相连接；次级绕组N2a的2头和整流二极管Da1的正极以及Da2的负极相连接。绕组N2b的2头和Db1的正极以及Db2的负极相连接，N2c的2头和Dc1的正极以及Dc2的负极相连接。整流二极管Da1、Db1、Dc1的负极以及电感器L1的1头相连接，电感器L1的2头和电容器C1的正极以及电源输出正端子Uo+相连接。Da2、Db2、Dc2的正极，以及电容器C1的负极，电源输出负端子Uo-相连接。

当要求电源输出电压较高时，控制电路发出信号，使得可控硅SCR1和SCR2、SCR3、SCR4、SCR5、SCR6的导通角较大（即控制角较小，下同），此时加至三相变压器初级绕组N1a、N1b、N1c上的交流电压较高。由此，变压器次级三相绕组上的电压也较高，经三相整流滤波后，电源输出电压也较高。反之，当SCR1~SCR6这六个可控硅的导通角较小时，电源输出电压就较低，由此实现电源输出电压的连续可调功能。

但是，传统的可控硅电源主电路存在的问题是：当可控硅电源输出电压较高且输出电流较大时，此时可控硅SCR1~SCR6导通角较大。为了满足电源输出电流的需要，此时由于可控硅在电网的半个周期中导通时间较长，因此，流过可控硅的平均电流较小，电流峰值也不是太高，在电网侧造成的谐波电流也较小，对电网造成的污染也较小。由于可控硅导通角较大（例如在120度左右），因此造成电网的电压和电流的相位差也较小，此时电源功率因素较高，一般能满足85%的要求，此时相关工作状态见图2所示。

但当电源输出电压较低且输出电流仍然较大时，为了使输出电压低，此时可控硅的导通角必然很小。为了满足电源输出较大的电流，此时由于可控硅在电网的半个周期中导通时间较短，流过可控硅的电流峰值必然很高，因此，在电网侧造成的谐波电流也较大，对电网造成的污染也较大。由于可控硅导通角较小（例如在30度左右），因此造成电网的电压和电流的相位差也较大，此时电源功率因素也较低。 极端情况下，当输出电压只有额定电压的10%时，功率因素也只有10%左右。此时相关工作状态见图3所示。

发明内容

本发明目的在于设计一种能克服现有技术缺陷的提高可控硅电源功率因数的主电路。

本发明包括连接在三相工频电压上的三对可控硅和三组变压器初级绕组；所述变压器有两组或两组以上次级绕组。每组次级绕组与一个三相全波整流桥和一个电感器、一个电容器、一个电子开关和一个导流二极管构成一个基本低压电源，每个基本低压电源中的次级绕组所连接的三相全波整流桥的输出正极与电感器串联后分别与电容器的正极和电子开关的一端相连接，电子开关的另一端连接在该基本低压电源输出正端子上，次级绕组的三相全波整流桥的输出负极和所述电容器的负极分别连接在该基本低压电源输出负端子上，在该基本低压电源中的导流二极管反向连接在该基本低压电源的输出正端子和输出负端子上。

本发明由于在高压变压器的次级设置了两组以上，即N组次级绕组，每组相电压约为电源最高输出电压的Ｎ分之一，因而可以构成N个独立的低压电源。

举例来说，如果电源的额定输出电压为20KV（即2万伏），按原可控硅电源的主电路，其变压器次级只有一组绕组，其每相的交流电压约为20KV。

而在本发明中，其变压器的次级绕组共20组，每组绕组的电压只是上述变压器次级绕组的20分之一，即每组每相绕组的交流电压约为1KV。