产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统及方法
阅读说明：本技术 产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统及方法 (System and method for generating uniformly-distributed twelve-phase discrete phase-modulation single-phase voltage ) 是由 刘晓庄 张文忠 仇永军 戴大春 于 2021-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统及方法,涉及交流电源技术领域。该产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统及方法,包括三相变压器,所述三相变压器内部设置有原边绕组,所述三相变压器内部设置有副边绕组,所述原边绕组的输入端连接有变压器输入端,所述副边绕组电性连接有变压器三相四线输出端。通过采用三相对称电源三相电源构造成的三相四线制电源系统的三相变压器来产生均匀分布十二相位离散调相单相电压,使用的时候成本低,抗冲击性强,能够实现大容量输出,运行稳定、可靠,实用性强。(The invention provides a system and a method for generating uniformly-distributed twelve-phase discrete phase-modulation single-phase voltage, and relates to the technical field of alternating-current power supplies. The system and the method for generating the uniformly distributed twelve-phase discrete phase-modulated single-phase voltage comprise a three-phase transformer, wherein a primary winding is arranged inside the three-phase transformer, a secondary winding is arranged inside the three-phase transformer, the input end of the primary winding is connected with the input end of the transformer, and the secondary winding is electrically connected with the three-phase four-wire output end of the transformer. The three-phase transformer of the three-phase four-wire system power supply system constructed by the three-phase symmetrical power supply three-phase power supply is used for generating uniformly distributed twelve-phase discrete phase modulation single-phase voltage, and the three-phase transformer has the advantages of low cost and strong impact resistance when in use, can realize large-capacity output, and is stable and reliable in operation and strong in practicability.)
技术领域
本发明涉及交流电源技术领域，具体为产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统及方法。
背景技术
电力系统中常用的供电方式为三相或单相交流供电，其输出电压相位少，并且固定不可调整。
常规的相位可调电压输出装置是信号发生器，其输出相位一般是连续调整，输出特定相位控制难度较大；其输出频率由其内部振荡电路或数字信号合成产生，难以严格跟随外部信号(电压)的频率，且受系统振荡器等元件的(参数)稳定度及工作环境温度影响；通过移相方式进行的相位调整，稳定度相对较差，易受电路元件参数变化影响，控制复杂。此外，信号发生器是信号级电源，其输出功率为瓦特级，非常小，如需获得数十至数百千瓦的大功率同频调相电压电源，则需利用大量的电力电子器件(主要是二极管整流器、滤波器及大量的功率三极管和驱动信号发生及系统控制电路)，进行整流、滤波、逆变，实现功率放大，这将导致系统可靠性大为降低，结构复杂且效率低下。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统及方法，解决了可调电压输出装置的输出特定相位控制难度较大、易受电路元件参数变化影响、控制复杂和系统可靠性低且效率低下的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统及方法，包括三相变压器，所述三相变压器内部设置有原边绕组，所述三相变压器内部设置有副边绕组，所述原边绕组的输入端连接有变压器输入端，所述副边绕组电性连接有变压器三相四线输出端。
优选的，所述原边绕组可以是星型连接方式或者三角形连接方式，所述副边绕组是中性点N引出的星型连接方式。
优选的，所述变压器输入端通过电线连接有QF控制开关，所述QF控制开关通过电线连接有三相对称电源。
优选的，所述变压器三相四线输出端分别电性连接有第一相位选择与切换控制装置和第二相位选择与切换控制装置。
优选的，所述第一相位选择与切换控制装置电性连接有调相输出端子。
优选的，所述第二相位选择与切换控制装置电性连接有调相输出端子。
优选的，所述调相输出端子内设置有a和x两个端子，其中a端子和第一相位选择与切换控制装置电性连接，其中x端子和第二相位选择与切换控制装置电性连接。
优选的，产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统的运行方法，包括以下步骤：
步骤一：利用三相对称电源提供的A、B、C三相对称电压，通过QF控制开关控制，连接在三相变压器内的原边绕组的输入端R、S、T上面，原边绕组可以是三角形连接方式，也可以是星形连接方式，副边绕组的和变压器三相四线输出端电性连接设置有中性点N，变压器三相四线输出端的接线端为U、V、W和N四个输出端子，这样，三相四线制电源系统既可以输出相电压，即U、V、W任一相与中性点N输出，也可以输出线电压，即U、V、W任两相输出；
步骤二：利用变压器三相四线输出端分别连接有第一相位选择与切换控制装置和第二相位选择与切换控制装置，调相输出端子内的a端子和x端子可分别选择和切换与U、V、W及N任一端子相连接，第一相位选择与切换控制装置和第二相位选择与切换控制装置能够分别调控a端子和x端子，当a端子、x端子与下表中各电压下标的端子分别相连接而输出单相电压时，即可产生十二个离散相位的电压向量，且各电压向量均匀分布在360°的周期平面内，相位依次相差30°。
(三)有益效果
本发明提供了产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统及方法。
具备以下有益效果：
1、本发明通过采用将外接三相电源构造成三相四线制电源系统的三相变压器，以及用于改变三相四线制电源输出接线方式的变压器三相四线输出端灵活调控，通过第一相位选择与切换控制装置和第二相位选择与切换控制装置，调整和控制输出端子的灵活使用，不采用电力电子功率器件及其相关变换控制技术，使装置使用的时候成本低，抗冲击性强，能够实现大容量输出，运行稳定、可靠，实用性强。
2、本发明通过调整变压器输入端中R、S、T的供电容量以及三相变压器的容量，控制单相输出的容量，因而可实现的容量范围较广，适应性强，具有实用性。
3、本发明通过不涉及功率电路整流、滤波、逆变、锁相等电力电子变换及控制技术，无需采用电力电子功率器件，成本低，控制简单，工作可靠性高，耐冲击，性能稳定，避免了传统线性功率放大型等电力电子类调相电源装置功率器件易损坏、工作可靠性低等不足之处，通过本方案产生的电源电压，易于实现大功率输出，具有极高的可靠性、稳定性和实用性。
4、本发明既可以输出相电压，也可以输出线电压，利用第一相位选择与切换控制装置和第二相位选择与切换控制装置，改变所述的三相四线制电源的输出方式和方向，即可产生十二个相位离散分布的单相电压。
5、本发明通过一台三相变压器，利用其内部原边绕组和副边绕组，将三相供电电源构造出三相四线制供电电源系统，从而产生均匀分布十二相位离散调相单相电压。如供电电源本身即为三相四线制系统，且容量满足要求，则可直接利用，值得大力推广。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的输出电压向量平面分布图。
其中，1、变压器输入端；2、三相变压器；3、原边绕组；4、副边绕组；5、变压器三相四线输出端；6、第一相位选择与切换控制装置；7、第二相位选择与切换控制装置；8、调相输出端子；9、QF控制开关；10、三相对称电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-2所示，本发明实施例提供产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统，包括三相变压器2，三相变压器2内部设置有原边绕组3，三相变压器2内部设置有副边绕组4，原边绕组3的输入端连接有变压器输入端1，副边绕组4电性连接有变压器三相四线输出端5，对供电电源主回路无整流、滤波、逆变等处理环节，成本低，抗冲击能力强，可靠性高，并且输出频率与输入频率严格一致，输出波形与输入波形相同，在360°的周期平面内，十二个相位是均匀分布的，相位依次相差30°；
构造的变压器三相四线输出端5既可以输出相电压(U、V、W任一相对中性点N)，也可以输出线电压(任意两相间)。供电电源R、S、T三相对称输入时，根据电磁感应原理及矢量运算规则，输出三相电压U、V、W也是对称的，依次相差120°；利用第一相位选择与切换控制装置6和第二相位选择与切换控制装置7，在U、V、W及N间采用不同的电源调相输出端子8和方向输出时，即可产生十二个相位的电压向量，相位依次相差30°。
原边绕组3可以是星型连接方式或者三角形连接方式，副边绕组4是中性点N引出的星型连接方式。
变压器输入端1通过电线连接有QF控制开关9，QF控制开关9通过电线连接有三相对称电源10，通过控制供电电源A、B、C三相的容量，并选取合适容量的三相对称电源10和变压器输入端1以及三相变压器2，可保证调相输出端子8的容量，能够实现大容量输出。
变压器三相四线输出端5分别电性连接有第一相位选择与切换控制装置6和第二相位选择与切换控制装置7。
第一相位选择与切换控制装置6电性连接有调相输出端子8。
第二相位选择与切换控制装置7电性连接有调相输出端子8。
调相输出端子8内设置有a和x两个端子，其中a端子和第一相位选择与切换控制装置6电性连接，其中x端子和第二相位选择与切换控制装置7电性连接；
本方案不涉及电源整流、逆变转换或者变换控制机构，而三相变压器2仅作电压变换，本身不会改变电源输出频率，因而输出频率与输入频率相同，二者严格一致，便于使用。
根据以上实施附图1中a端子、x端子为本发明的单相调相输出端子8，该两个端子通过第一相位选择与切换控制装置6和第二相位选择与切换控制装置7可分别选择、切换与U、V、W及N任一端子相连接。通过变压器三相四线输出端5第一相位选择与切换控制装置6和第二相位选择与切换控制装置7，当a端子、x端子与下表中各电压下标的端子分别相连接而输出单相电压时，即可产生十二个离散相位的电压向量，且各电压向量均匀分布在360°的周期平面内，依次相差30°。下面就以U相电压UN为0°参考向量为例，十二个相位离散的输出电压对应的相位见下表一，向量平面分布图见图2。
产生均匀分布十二相位离散调相单相电压的系统的运行方法，包括以下步骤：
步骤一：利用三相对称电源10提供的A、B、C三相对称电压，通过QF控制开关9控制，且QF控制开关9通过变压器输入端1连接在三相变压器2内的原边绕组3的输入端R、S、T上面，原边绕组3可以是三角形连接方式，也可以是星形连接方式，副边绕组4和变压器三相四线输出端5电性连接设置有中性点N，变压器三相四线输出端5的接线端为U、V、W和N四个端子，这样，三相四线制电源系统既可以输出相电压，即U、V、W任一相与中性点N输出，也可以输出线电压，即U、V、W任两相输出；
步骤二：利用变压器三相四线输出端5分别连接有第一相位选择与切换控制装置6和第二相位选择与切换控制装置7，调相输出端子8内的a端子和x端子可分别选择和切换与U、V、W及N任一端子相连接，第一相位选择与切换控制装置6和第二相位选择与切换控制装置7能够分别调控a端子和x端子，当a端子、x端子与下表中各电压下标的端子分别相连接而输出单相电压时，即可产生十二个离散相位的电压向量，且各电压向量均匀分布在360°的周期平面内，依次相差30°。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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