專利名稱：雙開關變流器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于從三相網(wǎng)絡產(chǎn)生任意大的電流隔離的輸出電壓的變流器。
背景技術(shù)：
將設有功率電子裝置的電路稱作為變流器，所述變流器能夠根據(jù)需要用作整流器、逆變器或用于不同頻率的交流電壓相互間的轉(zhuǎn)換。在從三相網(wǎng)絡、例如從國家三相電網(wǎng)中進行轉(zhuǎn)換時，通常使用具有六個電子開關的變流器。所應用的電子開關在變流器電路中是成本最高的器件。剛好在必須經(jīng)由變流器來控制多個電負載的設備中，變流器的電子開關組成主要的成本要素。這種設備在公開范圍中的實例是借助于UV輻射進行的污水消毒。在此當使用低壓輻射器時，在大型設備中有時需要多于100個變流器。因此，需要便宜的變流器。從專利文獻AT408496B中已知一種隔離轉(zhuǎn)換器類型的作為整流器工作的變流器，所述變流器用僅兩個功率晶體管構(gòu)成。與結(jié)構(gòu)相關地，對于高能量需求的應用而言，在所述變流器中不利的是，效率是低的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提出下述目的，提供一種正向轉(zhuǎn)換器類型的變流器，所述變流器能夠較便宜地制成，所述變流器需要少量的電子開關并且優(yōu)選也能夠仍以合適的方式對多于一個的UV輻射器饋電。所述目的由具有權(quán)利要求1的特征的變流器來實現(xiàn)。因為變流器是正向轉(zhuǎn)換器類型的并且具有分別帶有兩個反向纏繞的初級繞組的三個變壓器，并且因為還設有經(jīng)由二極管組分別對三個變壓器的初級繞組進行控制的兩個電子開關，所以能夠與饋電電壓相關地在三個變壓器的每個中在次級側(cè)產(chǎn)生將近任意頻率和任意極性的次級電壓，其中所產(chǎn)生的電壓的大小一方面與變壓器的變壓比相關并且另一方面與饋電電壓的瞬時施加的大小相關。后一種限制對多種應用、尤其是對氣體放電的運行而言沒有意義。與傳統(tǒng)的變流器或整流器相比，雙開關變流器需要最少的器件并且盡管如此還在網(wǎng)絡擾動、效率和結(jié)構(gòu)大小方面是非常有利的。剛好在驅(qū)動在各500W的范圍中的多個低壓輻射器或者驅(qū)動在各IOkW的范圍中的一些中壓輻射器方面，所述原理提供大的成本優(yōu)勢。當次級側(cè)構(gòu)造成整流器電路時，能夠借助于緊湊的便宜的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相對大的功率。最終，當因為變流器的次級側(cè)構(gòu)建為用于驅(qū)動基于無聲放電原理的、基本上表現(xiàn)為電容性負載的臭氧發(fā)生器時，能夠極其有效地驅(qū)動所述臭氧發(fā)生器。電損耗和變流器成本與已知用于驅(qū)動臭氧發(fā)生器的變流器相比顯著更小。


在下文中根據(jù)附圖來描述本發(fā)明的實施例。示出:圖1示出變流器在初級側(cè)的原理電路；圖2示出根據(jù)圖1的電路中的控制信號和變壓器初級電壓的可能的變化；圖3示出具有次級側(cè)的變流器的電路，所述次級側(cè)構(gòu)建為用于借助變流器驅(qū)動三個氣體放電燈；圖4示出在第一開關狀態(tài)中的根據(jù)圖3的電路；圖5示出在第二開關狀態(tài)中的根據(jù)圖3的電路；圖6示出根據(jù)圖3的電路的能夠代替圖5中的燈使用的修改方案，所述修改方案分別具有用于氣體放電燈的點燃裝置；圖7示出根據(jù)圖6的電路的能夠代替圖5中的燈使用的修改方案，所述修改方案分別具有用于每個氣體放電燈的附加的加熱裝置；圖8示出變壓器的次級區(qū)域的實施方案的實例，借助于所述變壓器能夠在次級側(cè)產(chǎn)生電流隔離的輔助能量；圖9示出用于將切負荷網(wǎng)絡的電壓用作為例如用于點燃氣體放電燈的輔助電壓的電路；圖10示出在一個網(wǎng)絡周期期間的根據(jù)圖3的變流器的燈電壓Udl ;以及圖11示出根據(jù)圖3的變流器的網(wǎng)絡電流。
具體實施例方式原理電路和功能在圖1中示出新型變流器的原理電路。變流器的初級側(cè)與三相輸入電壓U1、U2和U3連接。經(jīng)由變壓器T1、T2、T3電流退耦的次級區(qū)域僅作為方框示出。在更后面描述次級區(qū)域的可能的實施方案。接下來，現(xiàn)在以輸入電壓Ul的線路為例描述所述電路。輸入電壓Ul施加在變壓器Tl的初級側(cè)。變壓器Tl具有第一初級繞組I和第二初級繞組2。初級繞組I和2是反向纏繞的。初級繞組I的繞組始端與初級繞組2的繞組末端連接。初級繞組I的另一端子連接到二極管對Dl.1和Dl.4上。二極管Dl.1和Dl.4又連接到開關SI的兩個受控制的端子上。變壓器Tl的初級繞組2借助第二端子連接到第二二極管對D2.1和D2.4上。二極管D2.1和D2.4又連接到開關S2的兩個被開關的端子上。相應地，變壓器T2在輸入側(cè)加載有輸入電壓U2。變壓器T2也具有第一初級繞組3和反向于第一初級繞組3纏繞的第二初級繞組4。第一初級繞組3借助第二端子連接到二極管對Dl.2和Dl.5上。所述二極管組又與開關SI的被開關的端子連接。變壓器T2的第二繞組4與二極管對D2.2和D2.5連接。二極管又與開關S2的被開關的端子連接。如同上述兩個變壓器，第三變壓器T3設有第一繞組5和反向纏繞的第二繞組6。繞組5與二極管對Dl.3和Dl.6連接。變壓器3借助于其第二繞組6與二極管對D2.3和D2.6連接。因此，在初級區(qū)域中，兩個反向的初級繞組分別在輸入側(cè)與相應的輸入電壓連接。在輸出側(cè)，每個初級繞組與不受控的B6電橋的電橋臂相關聯(lián)。兩個不受控的B6電橋又分別通過在此構(gòu)成為IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)的開關S在直流側(cè)閉合。在次級區(qū)域中，能夠?qū)⑷嗟妮斎腚妷篣l至U3轉(zhuǎn)換成任意多個電流隔離的輸出電壓udl至udn。借助于開關SI和S2以及二極管Dl.1至D2.6在變壓器Tl至T3中產(chǎn)生能量傳遞所必需的交變場。在圖2中示出用于開關SI和S2的控制信號USlGE和US2GE的示例性的變化和變壓器Tl的兩個變壓器初級電壓的所產(chǎn)生的變化。時移的控制信號對經(jīng)由變壓器Tl的隔離的初級側(cè)施加的電壓UTlPl和UT1P2進行控制。由此產(chǎn)生交變磁場，借助于所述交變磁場將能量傳遞到次級區(qū)域中。能量流例如能夠借助于脈沖寬度調(diào)制來控制。次級區(qū)域的實施方式的實例能夠以不同的方式在次級側(cè)上對能量進行繼續(xù)處理以繼續(xù)使用，例如用于對三個燈饋電，這如在圖3中原理性地示出。三個以星狀連接的燈L1、L2、L3由三個同樣以星狀連接的次級繞組7、8和9饋電。圖6至9示出圖3的原理電路的示例性的修改方案。對示例性的實施形式的闡明圖4和5示出在用于驅(qū)動三個燈的電路中的雙開關變流器，例如在優(yōu)選的應用中以用于驅(qū)動三個用于水處理或污水處理的UV氣體放電燈。在此，圖4示出開關狀態(tài)a:S1是接通的，S2是斷開的。圖5示出開關狀態(tài)c:S2是接通的，SI是斷開的。在描述脈沖頻率開關狀態(tài)時應當簡化地假設，網(wǎng)絡周期持續(xù)時間比脈沖周期持續(xù)時間大得多，所述脈沖周期持續(xù)時間通過開關SI和S2的開關頻率來確定。所述頻率例如能夠為1kHz。因此，在脈沖周期期間能夠?qū)⒕W(wǎng)絡電壓Ul至U3假設為是恒定的。例如，現(xiàn)在在此應當選擇在網(wǎng)絡周期持續(xù)時間之內(nèi)的時間點，在所述時間點，Ul和U2分別是正的，U3是負的。三種脈沖頻率開關狀態(tài)a、b和c是可能的:在開關狀態(tài)a期間，開關SI應當被接通并且開關S2被斷開。在開關狀態(tài)b期間，應當斷開兩個開關。最后，在開關狀態(tài)c中，開關SI能夠被斷開并且開關S2被接通。僅在圖4中示出的開關狀態(tài)a期間和在圖5中示出的開關狀態(tài)c期間將能量傳遞到次級側(cè)上。為了清楚，兩個圖中的電流引導路徑分別加粗地列出。無電流的路徑借助于細線示出。開關狀態(tài)a:Sl接通，S2斷開所述開關狀態(tài)在圖4中示出。閉合的開關S2與連接在上游的不受控的B6電橋一起用于:經(jīng)由三個變壓器Tl至T3的相應的第一初級繞組，借助UT1P1、UT2P1和UT3P1構(gòu)成對稱的三相電壓系統(tǒng)。所述電壓系統(tǒng)現(xiàn)在呈現(xiàn)為借助于UTls、UT2s和UT3s在變壓器的次級側(cè)上轉(zhuǎn)換并且形成對稱的燈電壓Udl、Ud2和Ud3。開關狀態(tài)b:S1斷開，S2斷開系統(tǒng)是無電流的。因此燈電壓具有零值。開關狀態(tài)c:S1斷開，S2接通所述開關狀態(tài)在圖5中示出。在此，開關SI和S2的作用互換。與開關狀態(tài)a相比，現(xiàn)在，次級電壓進而燈電壓變換符號。
開關狀態(tài)的順序為a、b、c、b、a、b、c、......。次級電壓uTls至uT3s借助于(I)如
下進行計算:
權(quán)利要求
1.正向轉(zhuǎn)換器類型的變流器，所述變流器用于將三相的初級電壓(ui，U2，U3)轉(zhuǎn)換成多個次級電壓Udl……udn)，所述變流器包括至少三個變壓器次級繞組(7，8，9)， 其特征在于， 所述變流器在其初級側(cè)上具有分別帶有兩個反向纏繞的初級繞組(1，2 ;3，4 ;5，6)的和分別帶有至少一個次級繞組(7，8，9)的至少三個的變壓器(Tl，T2，T3)，并且設有兩個電子開關(SI，S2)，其中第一開關(SI)經(jīng)由二極管組(D1.1……Dl.6)分別對三個所述變壓器(Tl，T2，T3)的初級繞組(1，3，5)進行控制，并且其中第二開關(S2)經(jīng)由第二二極管組(D2.1……D2.6)分別對三個所述變壓器(Tl，T2，T3)的另一個初級繞組(2，4，6)進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器， 其特征在于， 次級側(cè)構(gòu)建為用于驅(qū)動星形連接的相同類型的三個UV氣體放電燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器， 其特征在于， 所述次級側(cè)構(gòu)造成整流器電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器， 其特征在于， 所述次級側(cè)構(gòu)建為用于驅(qū) 動基于無聲放電原理的臭氧發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將三相的初級電壓(U1，U2，U3)轉(zhuǎn)換成多個次級電壓(ud1……udn)的正向轉(zhuǎn)換器類型的變流器，所述變流器具有包括至少三個變壓器次級繞組(7，8，9)的磁性中間回路，其中變流器在其初級側(cè)上具有分別帶有兩個反向纏繞的初級繞組(1，2；3，4；5，6；)的和分別帶有至少一個次級繞組(7，8，9)的至少三個變壓器(T1，T2，T3)，并且設有兩個電子開關(S1，S2)，其中第一開關(S1)經(jīng)由二極管組(D1.1……D1.6)來分別控制三個變壓器(T1，T2，T3)的初級繞組(1，3，5)，并且其中第二開關(S2)經(jīng)由第二二極管組(D2.1……D2.6)來分別控制三個變壓器(T1，T2，T3)的另一個初級繞組(2，4，6)。
文檔編號H02M5/293GK103141020SQ201180047434
公開日2013年6月5日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者揚·鮑里斯·勒森貝克 申請人:Itt水與污水處理系統(tǒng)黑爾福德股份有限公司