一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)專利背景

全球工業(yè)化信息化經(jīng)濟建設對中大功率工頻UPS電源的需求非常巨大。在中大功率領域，工頻UPS電源具有對供電環(huán)境適應能力強、可靠性高、抗沖擊負載能力強等優(yōu)點，在各行業(yè)領域得到廣泛應用。特別是工頻UPS所特有的獨立穩(wěn)定的零地電位是大功率UPS供電設備的安全用電保障。但常規(guī)工頻UPS電源的網(wǎng)側(cè)電流諧波大，對電網(wǎng)產(chǎn)生非常嚴重的污染，2012年前大功率工頻UPS電源需要配置電網(wǎng)補償?shù)认嚓P裝置才能滿足電網(wǎng)使用要求。

為解決傳統(tǒng)大功率工頻UPS電源的輸入側(cè)整流導致的電力諧波污染問題，大功率系統(tǒng)輸入一般采用基于“△/Y型和△/△型結(jié)構(gòu)”的全隔離型移相變壓器，和外加平衡電抗器的多脈波整流結(jié)構(gòu)。例如，用移相30^O的兩個傳統(tǒng)6脈波相控整流的并聯(lián)來實現(xiàn)12脈波整流技術(shù)，抑制由三相六脈波整流產(chǎn)生的5、7次諧波。該種方式存在隔離移相變壓器體積大、笨重和成本高的問題，而且不便于功率更大的AC-DC整流部分功率單元的擴展。用18脈波整流技術(shù)可以更進一步減小網(wǎng)側(cè)電流諧波，但其9相移相電源通常是用隔離變壓器來實現(xiàn)的，存在體積大，笨重，經(jīng)濟效益低的缺點。

一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)專利目的

《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》解決了2012年4月之前技術(shù)的不足，提供了基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)。該UPS電源系統(tǒng)有效降低了AC-DC整流部分的網(wǎng)側(cè)輸入電流諧波，有效抑制了5、7、11、13次諧波，并有效減小了17、19次諧波含量，且體積小，成本低。

一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)技術(shù)方案

《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》包括電源三相交流輸入端、電源三相交流輸出端、九相自耦移相變壓器、用于控制三相逆變器輸出的同步控制裝置、工頻隔離變壓器和三路輸出裝置；所述九相自耦移相變壓器為對稱型九相自耦移相變壓器，九相自耦移相變壓器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接；九相自耦移相變壓器設有三組三相交流輸出端，分別為超前組輸出端A1、B1和C1，和原始組輸出端A0、B0和C0，以及滯后組輸出端A2、B2和C2；所述工頻隔離變壓器設有三組三相交流輸入端，分別為超前組輸入端U1、V1和W1，原始組U0、V0和W0，以及滯后組U2、V2和W2；所述工頻隔離變壓器的輸出端U、V和W與電源三相交流輸出端連接；所述三路輸出裝置為超前組輸出裝置、原始組輸出裝置和滯后組輸出裝置；所述超前組輸出裝置包括依次連接的超前組零序抑制換向電感、超前組三相六脈波整流器、超前組三相逆變器和超前組濾波電感；超前組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述超前組輸出端A1、B1和C1連接，超前組濾波電感的三相交流輸出端與上述超前組輸入端U1、V1和W1連接；所述原始組輸出裝置包括依次連接的原始組零序抑制換向電感、原始組三相六脈波整流器、原始組三相逆變器和原始組濾波電感，原始組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述原始組輸出端A0、B0和C0連接，原始組濾波電感的三相交流輸出端與上述原始組輸入端U0、V0和W0連接；所述滯后組輸出裝置包括依次連接的滯后組零序抑制換向電感、滯后組三相六脈波整流器、滯后組三相逆變器和滯后組濾波電感，滯后組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述滯后組輸出端A2、B2和C2連接，滯后組濾波電感的三相交流輸出端與上述滯后組輸入端U2、V2和W2連接；所述同步控制裝置設有四組采樣輸入端，分別與電源三相交流輸入端、和超前組三相逆變器的輸出端、原始組三相逆變器的輸出端以及滯后組三相逆變器的輸出端連接；所述同步控制裝置設有三組控制輸出端，三組控制輸出端分別與超前組三相逆變器的控制端、原始組三相逆變器的控制端以及滯后組三相逆變器的控制端連接。

進一步地，所述工頻隔離變壓器為工頻四端口耦合隔離Y/Y連接三相變壓器，該工頻隔離變壓器設有U相、V相和W相磁性柱；且該工頻隔離變壓器每相磁芯柱上設有三個獨立的完全相同的輸入繞組和一個輸出繞組，構(gòu)成初、次級繞組關系為“Y/Y”結(jié)構(gòu)的四端口耦合隔離輸出方式；U相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的U1相、原始組三相逆變器輸出的U0相和滯后組三相逆變器輸出的U2相連接，U相磁芯柱上的輸出繞組為U相輸出；V相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的V1相、原始組三相逆變器輸出的V0相和滯后組三相逆變器輸出的V2相連接，V相磁芯柱上的輸出繞組為V相輸出；W相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的W1相、原始組三相逆變器輸出的W0相和滯后組三相逆變器輸出的W2相連接，W相磁芯柱上的輸出繞組輸出繞組為W相輸出。

進一步地，所述基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，還包括儲能裝置，還包括儲能裝置；所述儲能裝置包括充電器、蓄電池組和控制電流定向移動的耦合單元；充電器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接，充電器的直流輸出端與蓄電池組連接；所述耦合單元包括六個二極管，其中三個二極管的陽極均與蓄電池組的正極連接，且該三個二極管的陰極分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的正極、原始組三相逆變器的直流輸入端的正極以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的正極連接；另三個二極管的陰極均與蓄電池組的負極連接，且該三個二極管的陽極分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的陰極、原始組三相逆變器的直流輸入端的陰極以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的陰極連接；超前組三相逆變器的直流輸入端的電壓、原始組三相逆變器的直流輸入端的電壓以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的電壓均大于蓄電池組的電壓。

進一步地，所述儲能裝置還包括接觸器JK1、JK2、JK3；分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D1、D2為超前組二極管；分別與原始組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D3、D4為原始組二極管；分別與滯后組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D5、D6為滯后組二極管；超前組二極管的兩個二極管D1、D2分別并聯(lián)接觸器JK1的主觸頭，原始組二極管的兩個二極管D3、D4分別并聯(lián)接觸器JK2的主觸頭，滯后組二極管的兩個二極管D5、D6分別并聯(lián)接觸器JK3的主觸頭。

進一步地，所述基于九相自耦移相變壓器的UPS電源系統(tǒng)，還包括旁路電路，旁路電路包括旁路靜態(tài)開關裝置，旁路靜態(tài)開關裝置的輸出端與電源三相交流輸出端連接。

進一步地，所述超前組三相六脈波整流器、原始組三相六脈波整流器和滯后組三相六脈波整流器的電路均為可控三相整流電路。所述可控三相整流電路包括三個電感組成的電感組、六個單向可控硅元件以及一個電容。六個單向可控硅元件中的單向可控硅元件兩兩同向串聯(lián)形成三條支路，每條支路的兩端均分別與電容的正極和負極連接并形成回路，三個電感的一端分別連接于三條支路的中間電勢端，三個電感的另一端分別連接于可控三相整流電路的輸入端。

進一步地，所述超前組三相逆變器的電路、原始組三相逆變器的電路和滯后組三相逆變器的電路均為三相全橋逆變電路；所述三相全橋逆變電路由三個單相全橋電路組成單相全橋電路包括上橋臂和下橋臂，且上橋臂和下橋臂分別由兩個絕緣柵雙極型晶體管組成，其中上橋臂的兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極均與三相全橋逆變電路的直流輸入端的正極連接，且該兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與下橋臂兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，下橋臂的兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與三相全橋逆變電路的直流輸入端的負極連接；每個單相全橋電路的輸出端的兩個輸出端口分別與該單相全橋電路的上橋臂和下橋臂的兩個連接點連接。

進一步地，所述超前組濾波電感的電路、原始組濾波電感的電路和滯后組濾波電感的電路均為與單相全橋電路的輸出端連接的LC低通濾波電路；LC低通濾波電路由三路濾波電路組成，每路的濾波電路主要由一個電感和一個電容組成，且每路濾波電路設有兩個輸入端和兩個輸出端；每路濾波電路的兩個輸入端分別與單相全橋結(jié)構(gòu)的橋臂中點連接，為一個輸入端口；每路濾波電路的兩個輸出端為一個輸出端口，通過保險后分別與工頻隔離變壓器的三相交流輸入端口對應連接。

進一步地，工頻隔離變壓器與電源三相交流輸出端之間設有主路靜態(tài)開關裝置，主路靜態(tài)開關裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與工頻隔離變壓器的三相交流輸出端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端連接。

進一步地，所述旁路靜態(tài)開關裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與旁路電路輸入端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端連接。

一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)有益效果

《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》包括電源三相交流輸入端、電源三相交流輸出端、九相自耦移相變壓器、用于控制三相逆變器輸出的同步控制裝置、工頻隔離變壓器和三路輸出裝置，所述九相自耦移相變壓器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接，九相自耦移相變壓器設有三組三相交流輸出端分別為超前組輸出端A1、B1、C1和原始組輸出端A0、B0、C0以及滯后組輸出端A2、B2、C2，所述工頻隔離變壓器設有三組三相交流輸入端分別為超前組輸入端U1、V1、W1、原始組U0、V0、W0以及滯后組U2、V2、W2；所述工頻隔離變壓器的輸出端U、V、W與電源三相交流輸出端連接；所述三路輸出裝置為超前組輸出裝置、原始組輸出裝置和滯后組輸出裝置；所述超前組輸出裝置包括依次連接的超前組零序抑制換向電感、超前組三相六脈波整流器、超前組三相逆變器和超前組濾波電感，超前組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述超前組輸出端A1、B1、C1連接，超前組濾波電感的三相交流輸出端與上述超前組輸入端U1、V1、W1連接；所述原始組輸出裝置包括依次連接的原始組零序抑制換向電感、原始組三相六脈波整流器、原始組三相逆變器和原始組濾波電感，原始組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述原始組輸出端A0、B0、C0連接，原始組濾波電感的三相交流輸出端與上述原始組輸入端U0、V0、W0連接；所述滯后組輸出裝置包括依次連接的滯后組零序抑制換向電感、滯后組三相六脈波整流器、滯后組三相逆變器和滯后組濾波電感，滯后組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述滯后組輸出端A2、B2、C2連接，滯后組濾波電感的三相交流輸出端與上述滯后組輸入端U2、V2、W2連接；所述同步控制裝置設有四組采樣輸入端，分別與電源三相交流輸入端、和三路逆變的輸出端連接；所述同步控制裝置設有三組控制輸出端，三組控制輸出端分別與超前組三相逆變器的控制端、原始組三相逆變器的控制端以及滯后組三相逆變器的控制端連接。

該發(fā)明具有如下特點：

1）獨特的對稱結(jié)構(gòu)九相自耦移相變壓器，其本體的額定功率不超過系統(tǒng)總輸出功率的17%。

（2）并列結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)拓撲保證三組相位互差20^o的交流電源獨立工作，向負載提供相同的功率，精確實現(xiàn)了整個電源系統(tǒng)的“18脈波整流”，有效降低了電網(wǎng)電流諧波。

（3）并列結(jié)構(gòu)的DC/AC逆變單元既保證了三個并列通道的平衡，又構(gòu)成了系統(tǒng)的冗余設計，整個系統(tǒng)可靠性高。

（4）獨特設計的工頻“四端口耦合隔離Y/Y連接三相變壓器”，實現(xiàn)了三個獨立并列通道交流輸出的隔離耦合，并且使得變壓器三相輸出獨立，適合不平衡負載運用場合。

（5）該工頻電源系統(tǒng)無平衡電抗器，系統(tǒng)設計規(guī)范對稱，冗余度高，其拓撲結(jié)構(gòu)非常適合寬功率范圍和500KVA級以上的UPS電源系統(tǒng)。

圖1為《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2該發(fā)明的九相自耦移相變壓器的繞組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3該發(fā)明的工頻隔離變壓器的繞組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4該發(fā)明的三相逆變電路示意圖；

圖5該發(fā)明的原理圖。

附圖標記說明：1—九相自耦移相變壓器、2—超前組零序抑制換向電感、3—原始組零序抑制換向電感、4—滯后組零序抑制換向電感、5—超前組三相六脈波整流器、6—原始組三相六脈波整流器、7—滯后組三相六脈波整流器、8—超前組三相逆變器、9—原始組三相逆變器、10—滯后組三相逆變器、11—超前組濾波電感、12—原始組濾波電感、13—滯后組濾波電感、14—同步控制裝置、15—工頻隔離變壓器、16—耦合單元、17—充電器、18—電源三相交流輸出端、19—旁路電路輸入端、20—蓄電池組。

1.《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》其特征在于：其包括電源三相交流輸入端、電源三相交流輸出端、九相自耦移相變壓器、用于控制三相逆變器輸出的同步控制裝置、工頻隔離變壓器和三路輸出裝置；所述九相自耦移相變壓器為對稱型九相自耦移相變壓器，九相自耦移相變壓器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接；九相自耦移相變壓器設有三組三相交流輸出端，分別為超前組輸出端A1、B1和C1，和原始組輸出端A0、B0和C0，以及滯后組輸出端A2、B2和C2；所述工頻隔離變壓器設有三組三相交流輸入端，分別為超前組輸入端U1、V1和W1，原始組U0、V0和W0，以及滯后組U2、V2和W2；所述工頻隔離變壓器的輸出端U、V和W與電源三相交流輸出端連接；所述三路輸出裝置為超前組輸出裝置、原始組輸出裝置和滯后組輸出裝置；所述超前組輸出裝置包括依次連接的超前組零序抑制換向電感、超前組三相六脈波整流器、超前組三相逆變器和超前組濾波電感；超前組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述超前組輸出端A1、B1和C1連接，超前組濾波電感的三相交流輸出端與上述超前組輸入端U1、V1和W1連接；所述原始組輸出裝置包括依次連接的原始組零序抑制換向電感、原始組三相六脈波整流器、原始組三相逆變器和原始組濾波電感，原始組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述原始組輸出端A0、B0和C0連接，原始組濾波電感的三相交流輸出端與上述原始組輸入端U0、V0和W0連接；所述滯后組輸出裝置包括依次連接的滯后組零序抑制換向電感、滯后組三相六脈波整流器、滯后組三相逆變器和滯后組濾波電感，滯后組零序抑制換向電感的三相輸入端與上述滯后組輸出端A2、B2和C2連接，滯后組濾波電感的三相交流輸出端與上述滯后組輸入端U2、V2和W2連接；所述同步控制裝置設有四組采樣輸入端，分別與電源三相交流輸入端、和超前組三相逆變器的輸出端、原始組三相逆變器的輸出端以及滯后組三相逆變器的輸出端連接；所述同步控制裝置設有三組控制輸出端，三組控制輸出端分別與超前組三相逆變器的控制端、原始組三相逆變器的控制端以及滯后組三相逆變器的控制端連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述工頻隔離變壓器為工頻四端口耦合隔離Y/Y連接三相變壓器，該工頻隔離變壓器設有U相、V相和W相磁性柱；且該工頻隔離變壓器每相磁芯柱上設有三個獨立的完全相同的輸入繞組和一個輸出繞組，構(gòu)成初、次級繞組關系為“Y/Y”結(jié)構(gòu)的四端口耦合隔離輸出方式；U相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的U1相、原始組三相逆變器輸出的U0相和滯后組三相逆變器輸出的U2相連接，U相磁芯柱上的輸出繞組為U相輸出；V相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的V1相、原始組三相逆變器輸出的V0相和滯后組三相逆變器輸出的V2相連接，V相磁芯柱上的輸出繞組為V相輸出；W相磁芯柱上的輸入繞組分別與超前組三相逆變器輸出的W1相、原始組三相逆變器輸出的W0相和滯后組三相逆變器輸出的W2相連接，W相磁芯柱上的輸出繞組輸出繞組為W相輸出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：還包括儲能裝置；所述儲能裝置包括充電器、蓄電池組和控制電流定向移動的耦合單元；充電器的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接，充電器的直流輸出端與蓄電池組連接；所述耦合單元包括六個二極管，其中三個二極管的陽極均與蓄電池組的正極連接，且該三個二極管的陰極分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的正極、原始組三相逆變器的直流輸入端的正極以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的正極連接；另三個二極管的陰極均與蓄電池組的負極連接，且該三個二極管的陽極分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的陰極、原始組三相逆變器的直流輸入端的陰極以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的陰極連接；超前組三相逆變器的直流輸入端的電壓、原始組三相逆變器的直流輸入端的電壓以及滯后組三相逆變器的直流輸入端的電壓均大于蓄電池組的電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述儲能裝置還包括接觸器JK1、JK2、JK3；分別與超前組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D1、D2為超前組二極管；分別與原始組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D3、D4為原始組二極管；分別與滯后組三相逆變器的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D5、D6為滯后組二極管；超前組二極管的兩個二極管D1、D2分別并聯(lián)接觸器JK1的主觸頭，原始組二極管的兩個二極管D3、D4分別并聯(lián)接觸器JK2的主觸頭，滯后組二極管的兩個二極管D5、D6分別并聯(lián)接觸器JK3的主觸頭。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：還包括旁路電路，旁路電路包括旁路靜態(tài)開關裝置，旁路靜態(tài)開關裝置的輸出端與電源三相交流輸出端連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述超前組三相六脈波整流器、原始組三相六脈波整流器和滯后組三相六脈波整流器的電路均為可控三相整流電路；所述可控三相整流電路包括三個電感組成的電感組、六個單向可控硅元件以及一個電容；六個單向可控硅元件中的單向可控硅元件兩兩同向串聯(lián)形成三條支路，每條支路的兩端均分別與電容的正極和負極連接并形成回路，三個電感的一端分別連接于三條支路的中間電勢端，三個電感的另一端分別連接于可控三相整流電路的輸入端。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述超前組三相逆變器的電路、原始組三相逆變器的電路和滯后組三相逆變器的電路均為三相全橋逆變電路；所述三相全橋逆變電路由三個單相全橋電路組成單相全橋電路包括上橋臂和下橋臂，且上橋臂和下橋臂分別由兩個絕緣柵雙極型晶體管組成，其中上橋臂的兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極均與三相全橋逆變電路的直流輸入端的正極連接，且該兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與下橋臂兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，下橋臂的兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與三相全橋逆變電路的直流輸入端的負極連接；每個單相全橋電路的輸出端的兩個輸出端口分別與該單相全橋電路的上橋臂和下橋臂的兩個連接點連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述超前組濾波電感的電路、原始組濾波電感的電路和滯后組濾波電感的電路均為與單相全橋電路的輸出端連接的LC低通濾波電路；LC低通濾波電路由三路濾波電路組成，每路的濾波電路主要由一個電感和一個電容組成，且每路濾波電路設有兩個輸入端和兩個輸出端；每路濾波電路的兩個輸入端分別與單相全橋結(jié)構(gòu)的橋臂中點連接，為一個輸入端口；每路濾波電路的兩個輸出端為一個輸出端口，通過保險后分別與工頻隔離變壓器的三相交流輸入端口對應連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：工頻隔離變壓器與電源三相交流輸出端之間設有主路靜態(tài)開關裝置，主路靜態(tài)開關裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與工頻隔離變壓器的三相交流輸出端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)，其特征在于：所述旁路靜態(tài)開關裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與旁路電路輸入端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端連接。

實施例：如圖1至圖4所示，《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》包括電源三相交流輸入端、電源三相交流輸出端18、九相自耦移相變壓器1、用于控制三相逆變器輸出的同步控制裝置14、工頻隔離變壓器15和三路輸出裝置。所述九相自耦移相變壓器1為對稱型九相自耦移相變壓器1，九相自耦移相變壓器1的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接。九相自耦移相變壓器1設有三組三相交流輸出端分別為超前組輸出端A1、B1和C1、原始組輸出端A0、B0和C0以及滯后組輸出端A2、B2和C2。所述工頻隔離變壓器15設有三組三相交流輸入端，分別為超前組輸入端U1、V1和W1、原始組U0、V0和W0以及滯后組U2、V2和W2。所述工頻隔離變壓器15的輸出端U、V和W與電源三相交流輸出端18連接；所述三路輸出裝置為超前組輸出裝置、原始組輸出裝置和滯后組輸出裝置。所述超前組輸出裝置包括依次連接的超前組零序抑制換向電感2、超前組三相六脈波整流器5、超前組三相逆變器8和超前組濾波電感11；超前組零序抑制換向電感2的三相輸入端與上述超前組輸出端A1、B1和C1連接；超前組濾波電感11的三相交流輸出端與上述超前組輸入端U1、V1和W1連接。所述原始組輸出裝置包括依次連接的原始組零序抑制換向電感3、原始組三相六脈波整流器6、原始組三相逆變器9和原始組濾波電感12；原始組零序抑制換向電感3的三相輸入端與上述原始組輸出端A0、B0和C0連接；原始組濾波電感12的三相交流輸出端與上述原始組輸入端U0、V0和W0連接。所述滯后組輸出裝置包括依次連接的滯后組零序抑制換向電感4、滯后組三相六脈波整流器7、滯后組三相逆變器10和滯后組濾波電感13；滯后組零序抑制換向電感4的三相輸入端與上述滯后組輸出端A2、B2和C2連接；滯后組濾波電感13的三相交流輸出端與上述滯后組輸入端U2、V2和W2連接。所述同步控制裝置設有四組采樣輸入端，分別與電源三相交流輸入端、和超前組三相逆變器的輸出端、原始組三相逆變器的輸出端以及滯后組三相逆變器的輸出端連接；所述同步控制裝置設有三組控制輸出端，三組控制輸出端分別與超前組三相逆變器的控制端、原始組三相逆變器的控制端以及滯后組三相逆變器的控制端連接。

九相自耦移相變壓器1將輸入對稱三相交流電源（A，B，C）移相為三組相位對應互差20⁰的對稱三相交流電源：原始組（A0，B0，C0）、超前組（A1，B1，C1）和滯后組（A2，B2，C2）。原始組（A0，B0，C0）相位與輸入三相交流電源（A，B，C）相同，超前組（A1，B1，C1）超前原始組（A0，B0，C0）相位20⁰，滯后組（A2，B2，C2）滯后原始組（A0，B0，C0）相位20⁰。

如圖1所示，原始組（A0，B0，C0）、超前組（A1，B1，C1）和滯后組（A2，B2，C2）信號分別經(jīng)過各自連接的零序抑制換向電感、三相六脈波整流器分別實現(xiàn)六脈波整流，最后輸入到各自連接的三相逆變器和濾波電感后，經(jīng)過工頻隔離變壓器15，在輸出時進行交流隔離并聯(lián)和功率合成。零序抑制換向電感的作用是抑制各組的零序電流，且有利于三相六脈波整流器內(nèi)電流換向。

如圖2所示為該發(fā)明采用的18脈波±20^O自耦移相變壓器，即九相自耦移相變壓器1的繞組結(jié)構(gòu)和連接示意圖。圖2中原始組（A0，B0，C0）為變壓器本體輸入，接市電380V三相交流電源。圖2中（A1，B1，C1）和（A2，B2，C2）分別為兩組三相交流輸出。（A1，B1，C1）各相對應超前原始組（A0，B0，C0）相位20^O，（A2，B2，C2）各相對應滯后原始組（A0，B0，C0）相位20^O。正常工作時，將變壓器本體的原始組（A0，B0，C0）接電網(wǎng)電壓（A，B，C）三相，這樣在實現(xiàn)18脈波整流效果時，該九相自耦移相變壓器1本體的功率容量不超過系統(tǒng)總輸出功率的20%，該九相自耦移相變壓器1本體的結(jié)構(gòu)和重量都極大的小于常規(guī)隔離型工頻移相變壓器。

進一步地，所述工頻隔離變壓器15為工頻四端口耦合隔離Y/Y連接三相變壓器，該工頻隔離變壓器15設有三組交流輸入端口和一組交流輸出端口，工頻隔離變壓器15的每相磁芯柱上設有三段獨立的繞組，且該三段獨立的繞組形成一組三相交流輸入端口，每段獨立繞組的兩個端部為一個三相交流輸入端口的兩個輸入端，工頻隔離變壓器15的初、次級的繞組關系為“Y/Y”結(jié)構(gòu)。

如圖3所示為該發(fā)明采用的四端口耦合隔離Y/Y連接三相變壓器結(jié)構(gòu)和繞組示意圖。圖3中[U1，U0，U2]分別是三個通道DC/AC逆變部分的三相正弦輸出中的初相角為0⁰的基準相輸出，它們被控制為相同的波形，且與三相電網(wǎng)電源輸入對應同相。按圖3中繞組配置，輸入與輸出是Y/Y型結(jié)構(gòu)，輸出電壓U分別與三個輸入電壓的變比為w2/w1，輸出電流是三相[U1，U0，U2]輸入電流的并聯(lián)疊加，既功率疊加。同理，該設計方法也運用于輸出V相與輸入三相[V1，V0，V2]的關系、輸出W相與輸入三相[W1，W0，W2]的關系。

進一步地，所述基于九相自耦移相變壓器1的UPS電源系統(tǒng)，還包括儲能裝置，所述儲能裝置包括充電器17、蓄電池組20和控制電流定向移動的耦合單元16。充電器17的三相交流輸入端與電源三相交流輸入端連接，充電器17的直流輸出端與蓄電池組20連接。所述耦合單元16包括六個二極管，其中三個二極管的陽極均與蓄電池組20的正極連接，且該三個二極管的陰極分別與超前組三相逆變器8的直流輸入端的正極、原始組三相逆變器9的直流輸入端的正極以及滯后組三相逆變器10的直流輸入端的正極連接。另三個二極管的陰極均與蓄電池組20的負極連接，且該三個二極管的陽極分別與超前組三相逆變器8的直流輸入端的負極、原始組三相逆變器9的直流輸入端的負極以及滯后組三相逆變器10的直流輸入端的負極連接。超前組三相逆變器8的直流輸入端的電壓、原始組三相逆變器9的直流輸入端的電壓以及滯后組三相逆變器10的直流輸入端的電壓均大于蓄電池組20的電壓。

實際操作中，正常情況下蓄電池組20電壓略低于各路的三相六脈波整流器輸出的直流電壓，對三相六脈波整流器的兩直流輸出端不產(chǎn)生影響。當電網(wǎng)斷電時，蓄電池組20通過二極管單向通路給三路三相逆變器供電。

進一步地，所述儲能裝置還包括接觸器JK1、JK2、JK3。分別與超前組三相逆變器8的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D1、D2為超前組二極管，分別與原始組三相逆變器9的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D3、D4為原始組二極管；分別與滯后組三相逆變器10的直流輸入端的正極和負極連接的兩個二極管D5、D6為滯后組二極管。超前組二極管的兩個二極管D1、D2分別并聯(lián)接觸器JK1的主觸頭，原始組二極管的兩個二極管D3、D4分別并聯(lián)接觸器JK2的主觸頭，滯后組二極管的兩個二極管D5、D6分別并聯(lián)接觸器JK3的主觸頭。

設計接觸器JK1、JK2、JK3，可以減少耦合單元16的能耗；如當系統(tǒng)正常工作時，接觸器JK1、JK2、JK3處于斷開狀態(tài)，當電網(wǎng)斷電時，接觸器JK1、JK2、JK3處于閉合狀態(tài)，蓄電池組20直接對各路的三相逆變器進行供電，耦合單元16處于短路狀態(tài)；減少耦合單元16的二極管的能耗。

進一步地，所述基于九相自耦移相變壓器1的UPS電源系統(tǒng)，還包括旁路電路，旁路電路包括旁路靜態(tài)開關裝置，旁路靜態(tài)開關裝置的輸出端與電源三相交流輸出端18連接。設計旁路電路，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當各路的三相逆變器出現(xiàn)故障時，旁路靜態(tài)開關裝置閉合，直接通過旁路電路進行供電；旁路電路輸入端19可以直接與市電連接，也可以連接于其他供電設備。

進一步地，所述超前組三相六脈波整流器5、原始組三相六脈波整流器6和滯后組三相六脈波整流器7的電路均為可控三相整流電路。所述可控三相整流電路包括三個電感組成的電感組、六個單向可控硅元件以及一個電容。六個單向可控硅元件中的單向可控硅元件兩兩同向串聯(lián)形成三條支路，每條支路的兩端均分別與電容的正極和負極連接并形成回路，三個電感的一端分別連接于三條支路的中間電勢端，三個電感的另一端分別連接于可控三相整流電路的輸入端；此處的可控三相整流電路的輸入端相當于超前組三相六脈波整流器5或原始組三相六脈波整流器6或滯后組三相六脈波整流器7的輸入端。

進一步地，所述超前組三相逆變器8的電路、原始組三相逆變器9的電路和滯后組三相逆變器10的電路均為三相全橋逆變電路。所述三相全橋逆變電路由三個單相全橋電路組成單相全橋電路包括上橋臂和下橋臂，且上橋臂和下橋臂分別由兩個絕緣柵雙極型晶體管組成，其中上橋臂的兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極均與三相全橋逆變電路的直流輸入端的正極連接，且該兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與下橋臂兩個絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，下橋臂兩個絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極分別與三相全橋逆變電路的直流輸入端的負極連接；每個單相全橋電路的輸出端的兩個輸出端口分別與該單相全橋電路的上橋臂和下橋臂的兩個連接點連接。

在常規(guī)情況下，需要利用大電感耦合的大電流平衡電抗器，才能實現(xiàn)三組六脈波整流器輸出的直流側(cè)并聯(lián)，這樣便抵消了18脈波整流帶來的經(jīng)濟效益。該發(fā)明避開了使用笨重的平衡電抗器，分別采用三個主電路完全相同的并列獨立逆變通道（參見附圖1），這樣三組六脈波整流就不能通過直流側(cè)并聯(lián)形成環(huán)流，從而使九相自耦移相變壓器精確實現(xiàn)了18脈波整流，極大的減小了輸入電流諧波。

圖1中“同步控制裝置14”是保證并列獨立逆變通道按相同規(guī)律工作，輸出各相頻率、相位和幅值對應相同的三相電壓，并使輸出三相電壓（U，V，W）與輸入電網(wǎng)電壓（A，B，C）同步。該發(fā)明采用三相全橋結(jié)構(gòu)，既提高系統(tǒng)可靠性和冗余能力，又使系統(tǒng)有更強的帶不平衡負載能力，還利于系統(tǒng)進行模塊化規(guī)范設計。

進一步地，所述超前組濾波電感11的電路、原始組濾波電感12的電路和滯后組濾波電感13的電路均為與單相全橋電路的輸出端連接的LC低通濾波電路；LC低通濾波電路由三路濾波電路組成，每路的濾波電路主要由一個電感和一個電容組成，且每路濾波電路設有兩個輸入端和兩個輸出端；每路濾波電路的兩個輸入端分別與單相全橋結(jié)構(gòu)的橋臂中點連接，為一個輸入端口；每路濾波電路的兩個輸出端為一個輸出端口，通過保險后分別與工頻隔離變壓器的三相交流輸入端口對應連接。

進一步地，工頻隔離變壓器15與電源三相交流輸出端18之間設有主路靜態(tài)開關裝置，主路靜態(tài)開關裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與工頻隔離變壓器15的三相交流輸出端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端18連接。進一步地，所述旁路靜態(tài)開關裝置主要由三個雙向可控硅元件組成；三個雙向可控硅元件的一端與旁路電路輸入端連接，三個雙向可控硅元件的另一端分別與電源三相交流輸出端18連接。

下面結(jié)合附圖5對該發(fā)明的工作原理作進一步的詳細說明。

如圖5所示，T1為18脈波±20°自耦移相變壓器。L1、SCR1、SCR3、SCR5、SCR4、SCR6、SCR2和C1組成超前組可控三相整流器；IGBT1～IGBT12組成超前組三相逆變器；L4、C4、L5、C5、L6、C6組成了超前組逆變器的3個單相逆變?nèi)珮虻腖C低通濾波電路。同樣，L2、SCR1’、SCR3’、SCR5’、SCR4’、SCR6’、SCR2’和C2組成原始組三相六脈整流器；IGBT13～IGBT24組成原始組三相逆變器；L7、C7、L8、C8、L9、C9組成了原始組逆變器的3個單相逆變?nèi)珮虻腖C低通濾電路。L3、SCR1”、SCR3”、SCR5”、SCR4”、SCR6”、SCR2”和C3組成滯后組三相六脈整流器；IGBT25～IGBT36組成滯后組三相逆變器；L10、C10、L11、C11、L12、C12組成了滯后組逆變器的3個單相逆變?nèi)珮虻腖C低通濾波器。T2為四端口耦合隔離三相變壓器，超前組、原始組、滯后組的各單相全橋逆變器輸出通過該工頻隔離變壓器15將功率疊加在一起。SCR7-9為旁路靜態(tài)開關，SCR10-12為逆變靜態(tài)開關。

在整流輸入三相電源正常的情況下，三相電經(jīng)過整流器輸入開關CB1、熔斷器FUSE1-3和檢測整流器輸入電流的霍爾電流傳感器HP1-3，送到18脈波±20°自耦移相變壓器的輸入端，自耦移相變壓器將輸入三相交流電源移相為三組相位對應互差20°的三相交流電源：超前組（U1，V1，W1）、原始組（U0，V0，W0）和滯后組（U2，V2，W2）。（圖5中省略了各路的零序抑制換向電感）超前組（U1，V1，W1）三相交流電經(jīng)過超前組可控三相整流器整流成直流，再經(jīng)過超前組三相逆變器逆變成交流電，通過LC低通濾波電路輸出純凈三相電。同理，原始組（U0，V0，W0）三相交流電經(jīng)過原始組三相六脈整流器整流成直流，再經(jīng)過原始組三相逆變器逆變成交流電，通過LC低通濾波電路輸出純凈三相電。滯后組（U2，V2，W2）三相交流電經(jīng)過滯后組三相六脈整流器整流成直流，再經(jīng)過滯后組三相逆變器逆變成交流電，通過LC低通濾波電路輸出純凈三相電。這三組輸出的交流電在同步控制裝置14（圖5中未畫出）的控制下，與旁路輸入交流電源同頻同相，幅值也相差很小，通過四端口耦合隔離三相變壓器，將功率疊加在一起，經(jīng)過逆變靜態(tài)開關、輸出斷路器CB3給負載供電。同時，整流輸入三相電源經(jīng)過隔離型充電器17給蓄電池組20充電。

當整流輸入三相電源不正常時，超前組三相六脈整流器、原始組三相六脈整流器和滯后組三相六脈整流器都停止工作。蓄電池通過二極管D1、D2、JK1給超前組三相逆變器供電，通過二極管D3、D4、JK2給原始組三相逆變器供電，通過二極管D5、D6、JK3給滯后組三相逆變器供電，保證三組逆變器能不間斷的工作，給負載的供電也不會中斷。如整流輸入三相電源恢復正常，超前組三相六脈整流器、原始組三相六脈整流器和滯后組三相六脈整流器恢復工作，JK1、JK2、JK3斷開，充電器17也恢復工作，進入正常工作模式。由于該UPS系統(tǒng)具有一定的冗余性，當其中任意一組三相六脈整流器或三相逆變器出現(xiàn)故障時，其他的都能正常工作。由于采用3個單相全橋組成三相全橋逆變電路，能適應負載100%不平衡。如當三組三相逆變器均不能正常工作時，逆變輸出的三相靜態(tài)開關SCR10-12會切斷，旁路三相靜態(tài)開關SCR7-9導通，由于此前逆變輸出的三相電與旁路輸入的交流電源同頻、同相，因此UPS可不間斷的切換到旁路工作，CB3為旁路輸入斷路器。當需要維護時，可通過UPS的維護旁路不間斷給負載供電，CB4為維護旁路的斷路器。

2021年11月，《一種基于九相自耦移相變壓器的對稱式UPS電源系統(tǒng)》獲得第八屆廣東專利獎優(yōu)秀獎。

一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)專利目的

《一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)》的目的在于提供一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)，利用激光焊縫跟蹤技術(shù)應用在焊接設備上，確保更高的焊縫質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率。

一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)技術(shù)方案

《一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)》包括可進行行走及焊接的焊接小車和焊縫跟蹤單元；焊縫跟蹤單元，包括激光傳感器頭和激光控制箱，可檢測及識別待焊接工件的焊縫并提供焊縫的檢測參數(shù)值；激光傳感器頭包括激光傳感器和攝像機，可攝取含有激光標記的圖像檢測信號，提前地識別焊縫延伸的方向和偏差量以及焊縫的高度；激光控制箱可接收激光傳感器頭的圖像檢測信號，根據(jù)圖像檢測信號計算當前待焊接點的檢測參數(shù)值，檢測參數(shù)值包括焊縫在焊接小車行走方向上的左右偏差量以及焊縫的高度偏差量；焊接小車內(nèi)置有焊接調(diào)整單元，以根據(jù)焊縫跟蹤單元的檢測參數(shù)值調(diào)整當前待焊接點處的焊接位置及焊槍高度；焊接調(diào)整單元包括小車控制器、焊接電源及焊槍，焊槍可根據(jù)小車控制器的指令調(diào)整擺動中心以及調(diào)整高度；小車控制器接收當前待焊接點處的檢測參數(shù)值，并讀取焊槍當前擺動中心位置量，將焊縫的左右偏差量與焊槍當前擺動中心位置量進行比對計算，得到左右偏移調(diào)整值，進而輸出執(zhí)行擺動中心調(diào)整指令，實現(xiàn)焊槍在當前待焊接點處的焊接位置調(diào)整；小車控制器將當前待焊接點處的焊縫高度偏差量與焊槍實時高度位置變量比對計算，得到高度偏移調(diào)整值，進而輸出執(zhí)行高度調(diào)整指令，實現(xiàn)焊槍在當前待焊接點處的焊槍高度調(diào)整。

其中，焊接小車上設置有十字滑臺，十字滑臺上設置有焊槍和激光傳感器頭，激光傳感器頭位于焊槍的前方位置。

作為一選項，焊接調(diào)整單元的焊接位置調(diào)整過程的內(nèi)容如下：

初始化焊接位置的參數(shù)變量，參數(shù)變量包括焊縫的左右偏差量、焊槍擺動中心位置量、擺動中心調(diào)整量、擺動電機螺距及擺動電機齒輪比； 讀取當前焊槍的擺動中心位置，存入擺動中心位置量； 接收焊縫的左右偏差量； 判斷左右調(diào)整方向：定義在行走方向上當前待焊接點處于左邊時左右偏差量為負，在行走方向上當前待焊接點處于右邊時左右偏差量為正；分析左右偏差量，若左右偏差量為正則向右邊偏移，若左右偏差量為負則向左邊偏移； 根據(jù)參數(shù)變量計算擺動中心調(diào)整量； 控制擺動中心作出調(diào)整。 作為一選項，焊槍高度調(diào)整過程的內(nèi)容如下： 初始化高度位置各個參數(shù)變量，包括高度偏差量、高度調(diào)整量、高度電機螺距、高度電機齒輪比及高度位置變量； 實時讀取當前焊槍的高度位置，存入高度位置變量； 讀取焊槍的高度偏差量； 判斷高度調(diào)整方向，其中，高度偏差量具有正負數(shù)，定義在高度方向上當前待焊接點高度比預設高度低時高度偏差量為正數(shù)，反之則為負數(shù)； 根據(jù)參數(shù)變量計算高度調(diào)整量； 執(zhí)行高度位置調(diào)整。

一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)改善效果

《一種基于激光跟蹤的焊接系統(tǒng)》根據(jù)跟蹤單元的實時提前監(jiān)控，實時計算，得出焊槍的高度和水平兩個方向的偏差量，焊接小車做出相應的調(diào)整，達到焊槍始終保持在焊縫的中心和適當?shù)纳舷挛恢?，實現(xiàn)基于激光跟蹤的焊接應用。

本發(fā)明提供了一種基于Revit的智能創(chuàng)建坡道的方法，包括自動創(chuàng)建坡道及添加無障礙欄桿式等操作。通過使用revit二次開發(fā)的工具調(diào)用相關函數(shù)，自動獲取創(chuàng)建用戶輸入類型的坡道，無需逐一繪制。內(nèi)置規(guī)范構(gòu)件類型，自動調(diào)整坡度比值、材質(zhì)和造型類型等。通過本發(fā)明智能創(chuàng)建坡道，工程師省去了設置底部偏移、頂部偏移、重命名等一系列操作。既簡單又可以精準快速的繪制坡道，為設計師提供良好的操作途徑，節(jié)省了工程圖的繪制時間，提高了工作效率，為最終的出圖節(jié)點提供了準確性。把控整個工程的進度，合理安排工作進度，提高了繪圖的效率，并減少了錯誤率。2100433B