专利名称：一种ac/dc pwm变换电路及其控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到AC/DC PWM的现代电力电子变换技术，特别涉及到一 种AC/DC PWM变换电路及其控制装置。(二) 背景技术在现有技术中AC/DC PWM变换技术主要有三种方法， 一是二极管不控整 流，二是晶闸管相控整流，三是PWM可控整流。前两种整流变换电路及控制方 法使电流谐波THD比较大，对电网干扰较大，在一些精密场合不允许使用。鉴于 此，用PWM可控AC/DC变换电路及其控制来解决上述问题。(三) 发明内容本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种AC/DC PWM变换电路 及其控制装置，解决输入谐波高，整机效率低，具有工作可靠，性能优良，网侧 功率因数高等特点，属于当今世界的一种"绿色"电力电子变换技术。 本实用新型是通过以下措施来实现的本实用新型的AC/DC PWM变换电路，是由输入电抗器电路、电平电路、 滤波吸收电路、直流母线依次连接组成，电平电路和滤波吸收电路连接在直流母 线之间，输入电抗电路的三个输出端分别连接电平电路的三个输入端，电平电路 的输出端分别连接到滤波吸收电路的输入端上；所述的电平电路是由全控器件、 二极管和嵌位二极管组成，全控器件相互串联，二极管串联在全控器件的两端并 连接在直流母线上，箝位二极管并联在二极管之间的连接点与全控器件之间的连 接点上。上述本实用新型的AC/DC PWM变换电路，所述的电平电路为两电平电路、三电平电路、五电平电路、七电平电路、或者更高的奇数多电平电路。本实用新型的AC/DC PWM变换电路，所述的滤波吸收电路是由多个滤波 电容串联组成。本实用新型的AC/DC PWM变换电路装置，对于奇数多电平电路拓扑靠近 正、负母线两侧的对等数量电力电子元器件是二极管，此二极管是快恢复的，电 路中的全控器件可以是IGBT、 MOSFET、 IGCT等，同时也可以用这些器件代 替快恢复二极管。本实用新型所述的AC/DC PWM变换电路的控制装置，是由输入电源、输 入电抗器电路、电平电路、滤波吸收电路、直流母线依次连接；输入电源连接相 电压相电流取样电路，直流母线连接直流母线电压取样器，相电压相电流采样电 路和直流母线电压取样器均与电压电流调节器连接，电压电流调节器连接PWM 生成电路，PWM生成电路连接在电平电路上。常规的PWM整流电路拓扑，无论是两电平还是多电平都是由全控器件组 成。本实用新型的电平电路是串联的可控功率器件和快恢复二极管组成，可控功 率器件成倍减少。当本实用新型的AC/DC PWM变换电路中全用可控器件IGBT 控制时，也只是用靠近正、负母线端IGBT全控器件内部的反并联的二极管而已。本实用新型的AC/DC PWM变换电路及控制装置，有别于常规PWM整流控 制方法，电路拓扑结构简单，控制算法巧妙且易实现。利用了DC/DC变换中的 boost变换思维，把输入电流高次谐波电流作为反馈量进行电流闭环控制，可以 有效解决间接电流控制方法的不足。该装置的输出正负母线电压稳定，网侧功 率因数高，电流谐波低且能满足国标要求。
图l是一种简单的AC/DCPWM变换电路的主电路图图中2、输入电抗电路 3、电平电路 9、滤波吸收电路L是电感 ，Va3 Va6、 Vb3 Vb6、 Vc3 Vc6是全控器件，Val、 Va2、 Va7、 Va8、 Vbl 、 Vb2、 Vb7、 Vb8、 Vcl 、 Vc2、 Vc7、 Vc8是二极管，Va9 Va20、 Vb9 Vb20、 Vc9 Vc20是箝位二极管，C1 C4是滤波电容。图2是AC/DC PWM变换电路控制装置的原理方块图 图中1、输入电源2、输入电抗器电路3、电平电路4、直流 母线5、 PWM生成电路 6、相电压相电流采样电路7、电压电流调 节器8、直流母线电压取样器。 具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作具体的说明。本实用新型AC/DCPWM变换电路的主电路以五电平为例的原理图，如图1所示。其电路结构形式由输入电抗电路2，电平电路3，滤波吸收电路9组成。 它们之间的连接关系如图1所示。三相电压的整流、滤波拓扑与普通的三相整流、滤波拓扑相同。所不同的 是，整流桥的上下桥臂由原来的全部是全控器件改为由全控器件和快恢复二极管 相串联及嵌位二极管组成的电平电路，并在电源的正负母线之间接入了由电容 C1 C4串联组成的吸收滤波电路。本实用新型的AC/DC P丽变换电路的主电路连接关系是输入电抗电路2的 三个输出分别连接电平电路3的三个输入，电平电路3的5个输出分别连接到滤 波吸收电路9的5个输入上。其中电平电路2的具体连接关系如下全控器件Va3、 Va4、 Va5、 Va6相串联的一端连接串联的二极管Va2、 Val，然后连接到正母线，另一端连接串联的 二极管Va7、 Va8接负母线。在二极管Val与Va2的连接点连接有4个串联的箝位二极管Va9、 ValO、 Vall、 Val2然后接功率器件Va5的一端。Va9与ValO的 连接点接Vb9与VblO的连接点再接Vc9与VclO的连接点然后接到滤波电容Cl 与C2的连接点，通过滤波电容的两端接正、负母线电压，Vb、 Vc与Va的连接 方法相同。其它的多电平电路如三电平，七电平，九电平电路的连接关系近似五电平 电路的连接关系，只是在总器件上的个数相应变化而已。 实施例2:如图2所示，为一种简单的AC/DC PWM变换电路控制装置的方块图。 其控制原理为"输入电源"l与"电平电路"3之间的三相电源输入是通过 "输入电抗器电路"2而连接的，其目的是进行输入电源的滤波，减小输入电源 的谐波分量，同时，输入电源中接入"相电压相电流取样电路"6，对三相输入 电源的电压、电流的变化进行取样采集，将取样信号送入"电压电流调节器"7， 同时由"直流母线电压取样器"8从"直流母线"4进行取样，然后也送入"电 压电流调节器"7，其输出信号送入"PWM生成电路"5，从而控制PWM波的 工作状态。"电平电路"3在"PWM生成电路"5的控制下完成多电平整流工作。 这样就形成一种利用相电流的高次谐波作为反馈量的简单AC/DC PWM整流控 制电路。控制原理是利用了 DC/DC变换电路中的boost变换思维，把输入相电流的高 次谐波电流作为反馈量进行电流闭环控制。
权利要求1.一种AC/DC PWM变换电路，其特征在于是由输入电抗器电路(2)、电平电路(3)、滤波吸收电路(9)、直流母线依次连接组成，电平电路和滤波吸收电路连接在直流母线之间，输入电抗电路(2)的三个输出端分别连接电平电路(3)的三个输入端，电平电路(3)的输出端分别连接到滤波吸收电路(9)的输入端上；所述的电平电路是由全控器件、二极管和嵌位二极管组成，全控器件相互串联，二极管串联在全控器件的两端并连接在直流母线上，箝位二极管并联在二极管之间的连接点与全控器件之间的连接点上。
2. 根据权利要求1所述的AC/DC PWM变换电路，其特征在于所述 的电平电路为两电平电路、三电平电路、五电平电路、七电平电路、 或者更高的奇数多电平电路。
3. 根据权利要求1所述的AC/DC PWM变换电路，其特征在于所述 的滤波吸收电路是由滤波电容串联组成。
4. 根据权利要求1所述的AC/DC PWM变换电路，其特征在于所述 的全控器件是IGBT、 MOSFET或IGCT，所述的二极管和钳位二极 管是快恢复的。
5. —种权利要求1所述的AC/DC PWM变换电路的控制装置，其特征 在于是由输入电源(1)、输入电抗器电路(2)、电平电路(3)、滤 波吸收电路(9)、直流母线(4)依次连接；输入电源(1)连接相电 压相电流取样电路(6)，直流母线(4)连接直流母线电压取样器(8)， 相电压相电流采样电路(6)和直流母线电压取样器(8)均与电压电 流调节器(7)连接，电压电流调节器(7)连接PWM生成电路(5)， PWM生成电路(5)连接在电平电路(3)上。
专利摘要本实用新型涉及一种AC/DC PWM变换电路及其控制装置。本实用新型的变换电路，是由输入电抗器电路、电平电路、滤波吸收电路、直流母线依次连接组成。本实用新型的控制装置为输入电源连接相电压相电流取样电路，直流母线连接直流母线电压取样器，相电压相电流采样电路和直流母线电压取样器均与电压电流调节器连接，电压电流调节器连接PWM生成电路，PWM生成电路连接在电平电路上。本实用新型利用了DC/DC变换中的boost变换思维，把输入电流高次谐波电流作为反馈量进行电流闭环控制，可以有效解决间接电流控制方法的不足。该装置的输出正负母线电压稳定，网侧功率因数高，电流谐波低且能满足国标要求。
文档编号H02M1/14GK201113787SQ20072002816
公开日2008年9月10日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者何洪臣, 李瑞来, 胡顺全, 强 赵 申请人:山东新风光电子科技发展有限公司