[发明专利]在电气系统中产生中性点的装置

说明书

本发明涉及在具有两或多相的供电系统中使用的多相整流设备，所述设备包括用于每一相的具有第一和第二初级端的单相整流器，每个整流器由其第一初级端连接到相应的相，所述整流器的第二初级端互连。

这样的网络和这样的整流器在供电系统领域是公知的。

三相网络用的整流器可以利用星形连接的三个单相整流器设计而成。例如，对于3×400V网络，可以采用三个230V整流器。

如果在三相网络中没有可以利用的中性点，那么由这样的星形结构的三个整流器产生的中性点可能是不可靠的。各相之间的不对称效应可能既出现在稳态，也会出现在瞬态。当从低阻抗的网络供电时，可能会在通常稳定的整流器中引起振荡。这是因为每个整流器通过另两个整流器来“看”干线，导致它成为一个高阻抗的网络。

因此本发明的一个目的是在网络中提供一个稳定的虚拟中性点。

本发明这一目的是由开篇定义的多相整流设备实现的，该设备的特征在于它包括可和所述单相整流器并联连接的用于在供电系统内产生中性点的装置。

通过在该系统中产生一个中性点，可以实现相电压尽可能一致的三个单相负载呈星形结构的连接方式。

另外，能够产生和供电系统的中性点独立无关的中性点，特别是在中性电势并不位于相矢量系统中间的情况下。

产生中性点的装置不和供电系统的中性导体相连。

产生中性点的装置优选包括这样的磁性组件，该磁性组件使得相电压的矢量和为零。所述产生中性点的装置优选作如此设置，使得相电压的零序分量短路，而不会影响正和负序分量。

根据第一优选实施例，所述产生中性点的装置包括对应于每相的一个变压器，每个变压器的初级绕组和相应的相按星形结构相连，次级绕组串联，而初级绕组的互连点构成所述中性点。

根据第二优选实施例，所述产生中性点的装置包括对应于每相的一个绕组，每个绕组缠绕在一个公共三柱铁芯的一个铁芯柱上，每个绕组的一端连接到相应的相，所述绕组互连，绕组的互连点构成所述的中性点。

根据第三优选实施例，所述产生中性点的装置包括第一、第二和第三变压器，每个变压器包括第一和第二绕组，而每相经一个变压器的第一绕组和另一变压器的第二绕组压和来自所述第一绕组的相反方向按之字耦合方式连接到虚拟中性点。

该第三优选实施例的优点是，由于没有采用次级绕组，组件的尺寸可以得到降低，或者绕组中所采用的导体的截面可以增加，由此降低变压器的阻抗而不必增加组件的尺寸。

根据本发明，用于产生中性点的装置也可以使用于在其相位图的中心没有发现中性点的供电系统中，比如日本所采用的供电系统。

该装置产生了这样的一个中性点，相电压的零序分量和其具有低阻抗连接，而正序和负序分量与其具有高阻抗连接。

将所述产生中性点连接的装置连接的结果不会影响正和负序电压分量，也就是说，它不会影响供电系统，构成正序系统。

本发明要求增加数量级为整流器功率的5％的磁性分量。

本发明具有下列优点：

可以采用任意种类的单相整流器，这样可以用较低的成本即可实现稳定的三相整流器；

根据本发明的整流器可以用于两相和三相。

如此实现的虚拟中性点不会给供电系统带来任何额外的负载；

相电压的零序分量被短路；

第三谐波分量和其倍频被短路；

其它优点包括从3×400V网络改变到3×230V网络的可能性以及在一相缺失的时候工作的可能性。

图1是基于单相整流器的现有技术的三相整流器；

图2是具有实现虚拟中性点的装置的三相整流器；

图3是结合三相系统使用的本发明第一实施例；

图4是结合三相系统使用的本发明第二实施例；

图5是结合三相系统使用的本发明第三实施例；

图6是结合三相系统使用的本发明第四实施例；

图7和图8分别是根据本发明的第一和第二实施例的二相整流器；

图9A-9G是示意本发明理念的相位图。

图1是基于单相整流器的现有技术的三相整流器。三个单相整流器1、3、5的第一初级端和三相网络的三个相R、S、T相连。第二初级端是互连的，即整流器呈星形结构连接。中性导体N必须是连接的，如图所示。

每个相的相电压分别由电压发生器7、9、11简要表示。