專利名稱：多層橋可控整流裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于可控硅整流設備多層橋可控整流裝置是用多層橋可控整流電路、多層橋觸發器和帶有多個抽頭的變壓器與現有技術的可控整流電路配合而設計成的可控硅整流設備。
現有技術中半控橋、全控橋、半波可控整流電路是眾所周知而且廣泛使用的可控整流電路，能輸出僅一層可控波形；本實用新型則能輸出多層可控的整流波形。
本實用新型的目的是采用多層橋觸發器觸發多層橋可控整流電路，使整流設備在零到滿幅度的可調范圍內，盡可能以接近全波整流的方式工作，以求大幅度地提高功率因數、減少諧波分量、提高整流效率、節約電能和充分加大設備在中段幅度(應該說是常用段)的負載能力，它可廣泛地應用于直流電機的供電、電瓶充電、直流電焊機、發電機勵磁調節、電鍍、電解、中頻電源、不間斷電源、電車和電氣機車電源等一切需要可控整流的地方。
本實用新型的設計原理是在整流變壓器次級線圈上設計多個抽頭，以獲得不同的可利用的電壓值，每個抽頭上均有至少一條整流支路與最終輸出的直流端相連，利用這些整流支路與現有技術中的可控整流電路(包括半控橋、全控橋和橋式整流接法后串有可控硅、及半波可控整流等幾種可控整流電路)的適當組合和控制，就可構成多種電壓值的半波或全波整流輸出。我們把上述接法的電路叫做多層橋可控整流電路。這就把現有技術中的可控整流只有一層可利用的半波或全波整流波形擴展為不同電壓值的多層半波或全波整流波形。例如將一個設計輸出滿度為90伏的可控整流裝置在次級三等分設計2個抽頭，按本實用新型連接(圖2)，就可以在適當的控制下，得到三種不同的全波整流輸出，分別為30伏、60伏和90伏，如果需要輸出這三種電壓值之一，例如要輸出30伏，只要多層橋觸發器僅觸發最低一層，就可以得到30伏的完整的全波輸出，功率因數為1.0，顯然比現有技術在90伏層控制導通角(滿足輸出30伏時)要高得多，諧波分量幾乎為零。如果需要輸出電壓值不是這三種值，例如要輸出50伏，只要使多層橋觸發器控制比輸出低的最鄰近的一層保持全波整流，即保持30伏這層全波整流，不足部分在比這個電壓高的最鄰近一層(60伏層)控制一定的導通角，就可以輸出50伏電壓。這時功率因數雖然小于1.0諧波分量也有一點，但比現有技術在90伏層控制導通角(滿足輸出50伏)的方法，功率因數要高得多，諧波分量要少得多。
多層橋觸發器要設計成隨設定電壓或電流變化而控制不同層的半波或全波觸發及相鄰高一層的可調導通角觸發，并應與設定電壓或電流按比例地單調上升或下降地逐層觸發控制，以方便地設定或調節輸出電壓、電流的大小，或與反饋電路構成閉環調節，閉環電路可以設計成恒壓型、恒流型、變化型或程控型等等。
多層橋可控整流裝置不限于單相、在三相中仍可使用，只要三套這種電路并聯輸出。
與現有可控整流技術相比，雖然多增加了整流器件，觸發控制也要復雜一些，造價略有增加，但前面的論述已明顯地顯示了它的優越性，即大大提高了整流裝置的功率因數，極大減少了諧波污染、有較好的節能效果。此外，由于多層次的多種組合，使電流在次級線圈的流動途徑、在整流器件上的分配均有多種變化，這就使整流裝置在滿幅以下的中段范圍內，有很強的負荷能力，應該說，滿幅的40％～70％中段范圍是用戶常用區域，而在這些區域內輸出電流幾乎都可以翻倍增長，輸出功率增長四倍以上。


如下圖1是本實用新型的基本電原理圖，這里多條整流支路全都是單向可控硅，而另一頭都接在半控橋的直流輸出端的正極。本實用新型所指的多條整流支路可以是單向、雙向可控硅，也可以是整流二極管，還可以是它們的串聯，或它們與電阻、電感、開關、保險絲等的串聯支路。圖1中(S)是基準電壓，(W)是可調的設定電壓、(Z01)和Z02)是現有技術中的半控橋觸發單元，Z1～Zn是多層橋觸發器中每條整流支路的觸發單元。所有這些構成了多層橋觸發器。
圖2是變壓器有2個抽頭的一種接法，這里多條整流支路指的是一個整流二極管(Zp)和二個單向可控硅(KP5、KP6)，另一頭分別接在全控橋的輸出正端和負端，三層觸發器未畫出。但此圖不是最好的接法，只是作為一個可以實現的例子畫出來的。
圖3中畫出了幾種可以配用的可控硅整流電路，除一種全控橋外，另二種是橋式整流后串有可控硅的可控整流電路，還有一種半控橋在圖1中已畫出。另外，半波可控整流的電路雖然可以利用，但因為不常用，不再畫出。
圖4是現有技術中的可控整流波形(A)與本實用新型輸出波形(B到D)的對比，此圖畫出了三層橋可控整流的波形，(B)是零伏起調的最低一層可控導通角的波形，(C和D)分別是第二第三層的可控導通角的波形。圖中有斜線的陰影部分為輸出有效的部分。
圖1和圖2都是實現本實用新型的具體方案。圖1方法的優點在于觸發信號有一個公共的極，即輸出的正端為公共極。圖2是三層的本實用新型的一種接法，不同層數和不同接法的本實用新型的多層橋觸發器是不同的，以圖2為例，并假設輸出滿度90伏、每層均分、即30伏－60伏－90伏。那么它的多層橋觸發器應滿足輸出0～30伏時，在圖中上正下負的半周期(以下簡稱正半周，反之稱為負半周)，KP5是相位可調的觸發，其他可控硅不能觸發，負半周KP3是相位可調的觸發，其他不觸發；當輸出30～60伏時，正半周KP5始終觸發導通，KP4是相位可調觸發，其他不觸發，負半周時KP2和KP5始終觸發，KP6是相位可調觸發，其他不觸發；當要輸出60～90伏時，正半周，KP4始終觸發，KP1是相位可調的觸發，其他不觸發，負半周KP2和KP6始終觸發，KP3是相位可調的觸發，其他不觸發。
多層橋的層數越多，每條支路的接法和觸發組合的方式越多，用不同的邏輯關系設計觸發器可能達到同樣的效果。但組合時盡可能考慮設計觸發器的方便和增大中、低幅度區域的負荷能力，使裝置發揮更大效率。從圖2還可以看出，多條整流支路的數量可以多于變壓器的抽頭數量。
不同層數不同接法的多層橋可控整流裝置的觸發器必須視具體線路來分析和設計。
權利要求1.一種可控整流裝置，它由多層橋可控整流電路、多層橋觸發器、帶有多個抽頭的變壓器與現有技術中的可控整流電路組成；其特征在于多個抽頭的每個實用抽頭至少有一條整流支路與可控整流電路的直流輸出端連接；多層橋觸發器至少能發觸兩種觸發信號，一個連接和觸發逐層導通通路上的可控整流器件保持全導通，另一個信號連接和觸發相鄰高一層通路上的可調相位的可控整流器件。
2.根據權利要求書1所述的裝置，其特征在于整流線圈內有多個任意圈數的抽頭。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征是整流支路可以是可控硅、整流二極管，它們的串聯或它們串有電阻、電感、開關、保險等形成的支路。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征是可控整流電路包括半控橋、全控橋、橋式整流后串有可控硅和半波可控整流等電路。
專利摘要多層橋可控整流裝置屬可控整流設備。其原理是在整流繞組上多抽頭，將現有技術中可控整流設備的最高輸出幅度分成多個不同電壓值的可利用的層次，設計多條整流支路，選擇適當的控制邏輯，使可控整流設備在零至滿度范圍內的任意點，以盡可能接近全波整流的方式工作，取得大幅度提高功率因數，減少諧波污染，提高整流效率，節約電能的效果。同時還能極大提高設備在常用的中段輸出幅度的負載能力，它可廣泛地應用于一切需要可控整流電源的地方。
文檔編號H02M7/12GK2056293SQ89203898
公開日1990年4月18日 申請日期1989年4月1日 優先權日1989年4月1日
發明者羅贛如, 羅臨如 申請人:羅贛如, 羅臨如