专利名称：附加续流通路的软开关三相pwm整流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及整流器，尤其是附加续流通路的软开关三相PWM整流器。
背景技术：
目前的三相PWM整流器如图1所示，它包括由六个有反并联ニ极管的全控主开关 S1 も构成的三相桥臂，分別接在各相桥臂中点与交流电网之间的输出滤波电感La L。和接于三相桥臂输出端的输出电容C。。这种三相整流器能够实现输入电流功率因数校正，但电路工作在硬开关状态，存在着ニ极管的反向恢复问题，器件开关损耗大，限制了工作频率的提高，降低了电路效率并且存在较大的电磁干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以抑制ニ极管的反向恢复电流，减小开关损耗，提高电路效率，减少电磁干扰并实现开关管零电压开通的附加续流通路的软开关三相PWM整流
-Htr ο为达上述目的，本发明有以下两种技术解决方案。方案1
本发明的附加续流通路的软开关三相PWM整流器，包括由六个有反并联ニ极管的全控主开关S1. S2, S3、S4、S5和も构成的三相桥臂，分別接在各相桥臂中点与交流电网之间的输出滤波电感La、Lb和L。和接于三相桥臂输出端的输出电容C。，其特征是在三相桥臂上并联 ー个具有反并联ニ极管的全控开关S8,全控开关S8并联电容C8,三相桥臂的六个主开关S1. S2> S3> S4, S5和S6分别并联电容C” C2, C3、C4、C5和c6，在三相桥臂的直流母线和输出电容 Co之间接入具有反并联ニ极管的辅助开关S7，辅助开关并联电容C7，辅助开关两端跨接由谐振电感レ与箝位电容C。相串联的谐振支路。方案2
本发明的附加续流通路的软开关三相PWM整流器，包括由六个有反并联ニ极管的全控主开关S1. S2, S3、S4、S5和も构成的三相桥臂，分別接在各相桥臂中点与交流电网之间的输出滤波电感La、Lb和L。和接于三相桥臂输出端的输出电容C。，其特征是三相桥臂的六个主开关S” S2, S3、S4、S5和S6分别并联电容C” C2, C3> C4, C5和C6,在三相桥臂的直流母线和输出电容Co之间接入具有反并联ニ极管的辅助开关S7，辅助开关并联电容C7，辅助开关两端跨接由谐振电感レ与箝位电容C。相串联的谐振支路。本发明的附加续流通路的软开关三相PWM整流器结构简単，整流器中全控开关的反并联ニ极管的反向恢复得到抑制，减少了电磁干扰。电路中所有功率开关器件均可实现零电压开通，从而减小开关损耗，提高电路效率，有利于提高工作频率，进而提高功率密度。 该变换器的电路能够实现对输出电容电压控制，实现输入电流的功率因数校正功能。可用于各种电源中前级整流装置。
图1是现有的三相PWM整流器；
图2是本发明方案1的第一种具体电路图； 图3是本发明方案1的第二种具体电路图； 图4是本发明方案1的第三种具体电路图； 图5是本发明方案1的第四种具体电路图； 图6是本发明方案2的第一种具体电路图； 图7是本发明方案2的第二种具体电路图； 图8是本发明方案2的第三种具体电路图； 图9是本发明方案2的第四种具体电路图10是ー个エ频周期内12个工作扇区的电网电压和电流划分示意图； 图11是ー个エ频周期内12个工作扇区的电网电压空间矢量图； 图12是本发明方案1在扇区2中开关的脉冲控制时序图； 图13是本发明方案1电路工作时的主要电压和电流波形； 图14是直流BUS电流、辅助开关管电流及谐振电感电流概念图； 图15是本发明方案2在扇区2中开关的脉冲控制时序图； 图16是本发明方案2电路工作时的主要电压和电流波形。
具体实施例方式图2所示是附加续流通路的软开关三相PWM整流器方案1的电路图，包括由六个有反并联ニ极管的全控主开关S” S2, S3, S4, S5和も构成的三相桥臂，分別接在各相桥臂中点与交流电网之间的输出滤波电感La、Lb和L。和接于三相桥臂输出端的输出电容C。，在三相桥臂两端并联ー个具有反并联ニ极管的全控开关も，全控开关S8并联电容C8,三相桥臂的六个主开关S” S2, S3、S4、S5和S6分别并联电容C” C2, C3> C4, C5和C6,在三相桥臂的直流母线和输出电容C。之间接入具有反并联ニ极管的辅助开关S7，辅助开关并联电容C7，辅助开关两端跨接由谐振电感レ与箝位电容C。相串联的谐振支路。图2所示具体实例中，续流用全控开关も集电极与三相桥臂正母线相联，发射极与三相桥臂负母线相联，辅助开关S7集电极与整流器输出电容C。正端相联，发射极与三相桥臂正母线相联，谐振电感レ与箝位电容C。串联电路的谐振电感レ端与三相桥臂正母线相联，箝位电容C。正端与整流器输出电容C。正端相联。图3所示实例中，续流用全控开关も集电极与三相桥臂正母线相联，发射极与三相桥臂负母线相联，辅助开关S7集电极与整流器输出电容C。正端相联，发射极与三相桥臂正母线相联，谐振电感レ与箝位电容C。串联电路的谐振电感レ端与整流器输出电容Co正端相联，箝位电容Cc负端与三相桥臂正母线相联。图4所示实例中，续流用全控开关も集电极与三相桥臂正母线相联，发射极与三相桥臂负母线相联，辅助开关S7集电极与三相桥臂负母线相联，发射极与整流器输出电容 C。负端相联，谐振电感Lr与箝位电容Cc串联电路的谐振电感Lr端与三相桥臂负母线相联， 箝位电容Cc负端与整流器输出电容Co负端相联。图5所示实例中，续流用全控开关も集电极与三相桥臂正母线相联，发射极与三相桥臂负母线相联，辅助开关S7集电极与三相桥臂负母线相联，发射极与整流器输出电容C0负端相联，谐振电感Lr与箝位电容Cc串联电路的箝位电容Cc正端与三相桥臂负母线相联，谐振电感Lr端与整流器输出电容Co负端相联。图6所示是附加续流通路的软开关三相PWM整流器方案2的电路图，包括由六个有反并联二极管的全控主开关Si、S2, S3, S4, S5和&构成的三相桥臂，分别接在各相桥臂中点与交流电网之间的输出滤波电感La、Lb和L。和接于三相桥臂输出端的输出电容C。，其特征是三相桥臂的六个主开关S” S2, S3> S4, S5和S6分别并联电容C” C2, C3> C4, C5和C6，在三相桥臂的直流母线和输出电容Co之间接入具有反并联二极管的辅助开关S7，辅助开关并联电容C7，辅助开关两端跨接由谐振电感k与箝位电容C。相串联的谐振支路。图6所示具体实例中，辅助开关S7集电极与整流器输出电容C。正端相联，发射极与三相桥臂正母线相联，谐振电感L,与箝位电容C。串联电路的谐振电感L,端与三相桥臂正母线相联，箝位电容C。正端与整流器输出电容C。正端相联。图7所示实例中，辅助开关S7集电极与整流器输出电容C。正端相联，发射极与三相桥臂正母线相联，谐振电感k与箝位电容C。串联电路的谐振电感k端与整流器输出电容C0正端相联，箝位电容Cc负端与三相桥臂正母线相联。图8所示实例中，辅助开关S7集电极与三相桥臂负母线相联，发射极与整流器输出电容C。负端相联，谐振电感Lr与箝位电容Cc串联电路的谐振电感Lr端与三相桥臂负母线相联，箝位电容Cc负端与整流器输出电容Co负端相联。图9所示实例中，辅助开关S7集电极与三相桥臂负母线相联，发射极与整流器输出电容C。负端相联，谐振电感Lr与箝位电容Cc串联电路的箝位电容Cc正端与三相桥臂负母线相联，谐振电感Lr端与整流器输出电容Co负端相联。附加续流通路的软开关三相PWM整流器采用空间矢量控制。在一个电网电压工频周期内，整流器的控制可以分为12个扇区，由于电网电压和电流同相位，扇区划分如图10所示。图10中A相电网电压‘余弦波在0°到30°为扇区2，A相电网电压化a余弦波在30 °到60 °为扇区3，依此类推，A相电网电压"㈤余弦波在300 °到330 °为扇区12。图11所示为电压空间矢量图，图中
丙(000)到_1)表示整流器开关矢量，开关矢量_(000)表示整流器主开关S2、S4、S6导通、整流器主开关SpS3A5截止，开关矢量Π(100)表示整流器主开关SpS2A6导通、整流器主开关S3、S4、S5截止，依此类推，开关矢量Π)表示整流器主开关Si、S3、S5导通、整流器主开关&、s4、&截止。整流器开关矢量而(000)和內(111)表示零矢量，整流器开关矢量PI(IOO)、F2(110)、O(OlO)、^4(011)、FS(OOl)和铲6(101)表示非零矢量。整流器在不同扇
区内主开关矢量切换顺序如表1所示。表权利要求
1.附加续流通路的软开关三相PWM整流器，包括由六个有反并联ニ极管的全控主开关 S1. S2, S3、S4、S5和も构成的三相桥臂，分別接在各相桥臂中点与交流电网之间的输出滤波电感La、Lb和L。和接于三相桥臂输出端的输出电容C。，其特征是在三相桥臂上并联ー个具有反并联ニ极管的全控开关S8,全控开关S8并联电容C8,三相桥臂的六个主开关S1. S2, S3, S4、S5和も分别并联电容C1. C2, C3> C4, C5和C6,在三相桥臂的直流母线和输出电容Co之间接入具有反并联ニ极管的辅助开关S7，辅助开关并联电容C7，辅助开关两端跨接由谐振电感レ与箝位电容C。相串联的谐振支路。
2.附加续流通路的软开关三相PWM整流器，包括由六个有反并联ニ极管的全控主开关 S1. S2, S3、S4、S5和も构成的三相桥臂，分別接在各相桥臂中点与交流电网之间的输出滤波电感La、Lb和L。和接于三相桥臂输出端的输出电容C。，其特征是三相桥臂的六个主开关S1, S2> S3> S4, S5和S6分别并联电容C” C2, C3、C4、C5和c6，在三相桥臂的直流母线和输出电容 Co之间接入具有反并联ニ极管的辅助开关S7，辅助开关并联电容C7，辅助开关两端跨接由谐振电感レ与箝位电容C。相串联的谐振支路。
全文摘要
本发明公开的附加续流通路的软开关三相PWM整流器，包括由六个分别有反并联二极管和并联电容的全控主开关构成的三相桥臂，接在各相桥臂中点与交流电网之间的输入滤波电感和接于三相桥臂输出端的输出电容，在三相桥臂两端接入或不接入具有反并联二极管和并联电容的全控开关，在三相桥臂的直流母线和输出电容之间接入有反并联二极管和并联电容的辅助开关，辅助开关两端跨接由谐振电感与箝位电容串联的谐振支路。本发明结构简单，能抑制二极管的反向恢复，减少电磁干扰。整流器所有开关器件实现零电压开通，开关损耗小，电路效率高，有利于提高工作频率，进而提高功率密度。该整流器能够实现对输出电容电压控制，实现输入电流的功率因数校正功能。
文档编号H02M1/44GK102594176SQ20111002399
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者徐德鸿, 李睿, 马智远 申请人:浙江大学