一种动态的变频变流的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术是涉及一种动态的变频变流的方法和装置，该方法是通过换向器电刷，转动的换向器，转动的集电环，集电环和特殊的变压器将直流电源可分别变换成矩形波，脉动直流，交流电源，斩波的直流电源，通过调节换向器的转速可以改变交流输出电源的频率。该动态的变频变流的装置具有自换相和外部换相姷等设备的数目，该装置可以分别输出二相、三相、四相等多相相位不同的交流电。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及一种动态的变频变流的方法及其装置，特别是涉及一种用换向器将直流变成交流或将交流变成直流的方法和实现该方法的装置。目前大量使用的变流装置是采用晶闸管或可控硅等半导体器件构成的。虽然这种变流装置已可满足大部分复杂的变频变流的要求，但一般说来，当技术指标越复杂，容量要求越高以及稳定性要求越苛刻的变流装置，其对于主要元件，即昌闸管的技术要求相应地就越高。除此以外，采用大容量晶闸管器件构成的变流装置也变得越来越复杂，造价相继上涨。在美国专利US2493354中公开了一种动态的变流装置，它是用转动的触点来进行换流的。很明显这变流装置是很复杂的，由于触点在转动所以工作起来也是不可靠的。本专利技术的目的在于力图从根本上克服现有技术中的不足，而提供一种利用转动的换向器来变频变流的方法，同时也提供了一种根据该方法产生的变频变流装置。上述的专利技术目的是通过下述的方法来解决的，该方法是通过换向器电刷，换向器，集电环，集电环电刷，变压器和原动机等主要构件来进行换流的，其具体步骤是第一步通过换向器的电刷把直流电源一端输入给转动的换向器，由转动的换向片把平稳的直流电转换成矩形波直流电;第二步把换向片输出的矩形波直流电输入给与换向片分别连接且与换向器同轴转动的集电环，转动的集电环将矩形波直流电输入给与集电环对应的集电环电刷;第三步由两组集电环电刷来分别改变输入变压器的两组初级绕组的电流方向和电位;第四步由变压器的两组初级绕组两端分别产生大小相等、方向相反脉动直流电压;第五步通过变压器磁耦合在次级绕组的两端产生交流电压。变压器次级绕组输出的交流电的频率是通过调整换向器的转速来改变。通过增加或减少换向器的换向片，以及与其对应的每组集电环及电刷的数目，增加或减少变压器的两组初级绕组的抽头数目，同时增加或减少其他附件，可以在变压器两组初级绕组上分别产生一阶、二阶、三阶……的矩形波的迭加波。在变压器的两组初级绕组的两端分别并联一定容量的电容器，即可在变压器的两组初级绕组的两端分别产生平滑的脉动直流电压，在变压器的次级绕组两端产生平滑的交流电。在换向器转速一定的条件下，增加换向器换向片的组数，在变压器的次组绕组的两端输出的交流电的频率随着提高。在整流时则是换向器的换向点与同步电机的极靴的中点重合，用与交流电源同步的电机来拖动换向器轴转动后，在变压器的次组绕组的两端输入其交流电源，在变压器的初级绕组的公共端和换向器的电刷上产生脉动的直流电压，通过调整集电环电刷与变压器初级绕组的接法，在变压器的两组初级绕组的公共端和换向器的电刷上产生斩波的直流电压。将多组换向器和与其相对应的集电环放置在同一根轴上，换向器电刷分别通入同一直流电源，通过改变各换向器的换向点，在它们组合的变压器的输出端可产生任意相位差的多相交流电。本专利技术的目的也通过下述的一种动态的变频变流装置得以实现。该动态的变频变流装置包括直流电源，原动机，换向器电刷，换向器，甲组和乙组集电环，甲组和乙组集电环电刷，变压器初级绕组L1和L2，变压器次组绕组L3，和交流负载。其中直流电源的一个极与换向器电刷的输入端相连，换向器电刷的输出端与换向器的输入端相连，换向器的2n组输出端分别与甲组集电环和乙组集电环的输入端相连，一个原动机同时带动换向器，甲组集电环和乙组集电环转动，甲组集电环的输出端与对应的甲组集电环电刷的输入端相连，甲组集电环电刷的输出端分别与变压器初级绕组L1的输入端相连，乙组集电环的输出端与对应的乙组集电环电刷的输入端相连，乙组集电环电刷的输出端分别与变压器初级绕组L2的输入端相连，初级绕组L1和L2的输出端各串联一只二级管后联接在一起与直流电源的另一极相连，变压器初级绕组L1和L2分别通过磁耦合与变压器次级绕组L3相联，变压器次级绕组L3的两端输出供给负载的交流电压。上述换向器是由偶数组换向片组成的。本专利技术的变频变流装置具有自换相逆变器和外部换相逆变器的许多优点，它可以获得任意相位差的多相交流电，任意阶次波迭加的脉动直流电，任意频率的交流电和任意波形的交流电。下面将结合附图说明通过实施例的形式更详细地描述本专利技术。图1是根据本专利技术的动态的变频变流装置的A相变流器的电路方框图(B相和C相、D相等多相结构与A相相同);图2是根据本专利技术的变频变流装置中的一个具体的电路图;图3是根据本专利技术的变频变流装置中的一种换向器的立体图;图4是图3所示换向器的顶视图;图5是根据本专利技术变频变流装置中的另一种换向器的立体图;图6是图5所示换向器的径向截面图;图7是与换向器配合使用的一种集电环的截面图;图8是与换向器配合使用的另一种集电环的截面图;图9是本专利技术的变频变流装置可输出五种电压波形的波形图;在图1所示的动态变频变流装置的电路方框图仅仅是对多相变流装置的A相进行了描述，而其他各相的电路结构与A相完全相同，只是换向时刻较A相分别晚 (2π)/(x) (x＞1)。为了简单清楚起见，在此只对A相进行描述。在图1所示的动态变频变流装置中包括了直流电源1，换向器电刷2，换向器3，甲组和乙组集电环4和5，甲组和乙组集电环电刷6和7，变压器初级绕组L18和L29(带有二极管编号)，变压器次级绕组L310，矩形波负载11，脉动直流负载12，交流负载13和原动机14。其中甲组集电环电刷6和乙组集电环电刷7在需要时可分别直接输出矩形波电源以供给矩形波负载11，而变压器初级绕组L18和L29在需要时可分别直接输出脉动直流电源以供给脉动直流负载11。上述换向器(3)的换向片是在一个水平圆盘上布置，换向片之间是相互绝缘的，另外，换向器(3)的换向片也可以是在一个圆柱体的圆周表面上布置的。变压器初级绕组是通过把绕组的中心抽头断开，将其分成两个对称的初级绕组L18和L29，绕组L18和L29的电抗是相等的，而且在绕组L18和L29上对称的抽头对于公共端的电抗也是相等的。将多组换向器和与其相对应的集电环设置在同一根轴上，改变换向器相互之间的换向点，在各换向器电刷上通入同一直流电源，即在组合的变压器的输出端可产生任意相位差的多相交流电。图2也是本专利技术的一种变频变流装置，是其中A相的具体电路图，在图中U是直流电源，2是换向器的电刷，15是换向器上换向片的展开图，在展开图上A1至A24是主换向片，K1至K4是过渡换向片，其A1至A12是正半周主换向片，A13至A24是负半周主换向片。K1和K3是负半周过渡换向片，而K2和K4是正半周过渡换向片，换向片之间是绝缘的。换向片A1至A24和K1至K4分别与对应的集电环B1至B12和K1′至K4′连接，其中换向片A1和A12与集电环B1连接，换向片A2和A11与集电环B2连接，换向片A3和A10与集电环B3连接，换向片A4和A9与集电环B4连接，换向片A5和A8与集电环B5连接，换向片A6和A7与集电环B6连接。负半周主换向片A13至A24与集电环B7至B12的连接同上述规则相同，因此不再描述。集电环B1至B12，K1′至K4′分别与各自的集电环电刷F1至F12和FK1至FK4连接。其B1和B7是特殊集电环。甲组正半周集电环电刷F1至F6分别与对应的变压器初级绕组L1的抽头E1至E6连接，而乙组负半周集电环电刷F7至F12分别与对应的变压器初级绕组L2的抽头E7至E12连本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术是涉及一种动态的变频变流的方法和装置，该方法是通过换向器电刷，转动的换向器，转动的集电环，集电环和特殊的变压器将直流电源可分别变换成矩形波，脉动直流，交流电源，斩波的直流电源，通过调节换向器的转速可以改变交流输出电源的频率。该动态的变频变流的装置具有自换相和外部换相的逆变器的许多优点，通过增加换向器及换向器电刷、集电环及电刷、变压器等设备的数目，该装置可以分别输出二相、三相、四相等多相相位不同的交流电。 生脉动直流电压；第五步：通过变压器磁耦合在次级绕组的两端产生交流电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王东奎，王登峰，
申请(专利权)人：王东奎，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]