专利名称：三相十二脉冲整流电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电子变换器中的三相整流电路技术领域，特别是涉及一种三相十二脉冲整流电路。
背景技术：
开关电源是各种用电设备的重要组成部分之一，将交流市电转换为所需的低压直流控制电，作为各种电子电路的电源使用。通常由将交流变换为直流的整流电路和将整流后不稳定的高压直流变换为所需的稳定低压直流的直流变换电路两部分组成。小功率开关电源的整流电路，通常是由单相全桥二极管整流模块和大容量电解电容组成的不控全桥整流电路。其输出电压直接受输入交流电压幅值控制。在宽输入电压范围的应用场合，输出电压变化大，后级开关电源设计困难。且当电压幅值较高时，如使用线电压输入单相整流器，需要选用高压功率元器件。但高压功率元器件导通电阻大，导致效率降低，成本也较高。在较大功率的家用电器和开关电源领域，如柜机变频空调和蓄电池充电器，需要采用三相交流电源供电，其中所采用电力电子变换器的前级电路大都采用三相不控整流电路。无论后级负带何种负载，不控整流电路都属于非线性负载，在网侧产生谐波电流和无功功率，造成网侧谐波电流污染和较低的网侧功率因数，为此需要采用功率因数校正技术。在现有技术中，可以采用有源功率因数校正技术，也可以采用无源功率因数校正技术。对于功率相对较小的应用领域，为了价格低成本，简化开发过程，可以采用无源功率因数校正技术。除了功率因数校正效果相对较差之外，具有结构简单、控制容易等优点，因此目前仍然具有广泛的应用场合。在无源功率因数校正中，大部分做法是在网侧线路上增加电感，进行谐波电流抑制，其优点是简单，但是校正效果不是很理想，而且电感压降较大，限制了负载能力。因此需要对无源功率因数校正技术进行改进。
实用新型内容鉴于以上所述现有技术的缺失，本实用新型的目的在于提供一种三相十二脉冲整流电路，用于解决无源功率因数校正中电路复杂、效果不佳等问题。为解决上述问题及其他相关问题，本实用新型提供一种三相十二脉冲整流电路，包括与三相交流电相连并形成经滤波处理的三相输出的滤波电路；与所述滤波电路的三相输出相连、用于产生第一双窄电流的自然整流电路；与所述滤波电路的三相输出相连、用于产生第二双窄电流的超前整流电路；所述第二双窄电流相对超前于所述第一双窄电流，所述第二双窄电流的幅值低于所述第一双窄电流的幅值；所述自然整流电路与所述超前整流电路相连并形成直流输出正极端和直流输出负极端。可选地，所述滤波电路包括三相输入端，分别与三相交流电相连；三相输出端；位于所述三相输入端中的第一相输入端和所述三相输出端中的第一相输出端之间的第一滤波器；位于所述三相输入端中的第二相输入端和所述三相输出端中的第二相输出端之间的第二滤波器；位于所述三相输入端中的第三相输入端和所述三相输出端中的第三相输出端之间的第三滤波器。可选地，所述第一滤波器包括第一滤波电感，所述第一滤波电感的输入端与所述三相输入端中的第一相输入端相连，所述第一滤波电感的输出端与所述三相输出端中的第一相输出端相连；第一滤波电容，所述第一滤波电容的输入端与所述第一滤波电感的输出端相连；可选地，所述第二滤波器包括第二滤波电感，所述第二滤波电感的输入端与所述三相输入端中的第二相输入端相连，所述第二滤波电感的输出端与所述三相输出端中的第二相输出端相连；第二滤波电容，所述第二滤波电容的输入端与所述第二滤波电感的输出端相连；所述第三滤波器包括位于所述三相输入端中的第三相输入端和所述三相输出端中的第三相输出端之间的第三滤波器，包括第三滤波电感，所述第三滤波电感的输入端与所述三相输入端中的第三相输入端相连，所述第三滤波电感的输出端与所述三相输出端中的第三相输出端相连；第三滤波电容，所述第三滤波电容的输入端与所述第三滤波电感的输出端相连；所述第一滤波电容的输出端、所述第二滤波电容的输出端和所述第三滤波电容的输出端相连形成一共端点。可选地，所述自然整流电路包括与所述滤波电路的三相输出端相连的第一整流器，具有正极输出端和负极输出端。可选地，所述第一整流器包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；所述第一二极管的阳极和所述第四二极管的阴极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一整流器的正极输出端相连，所述第四二极管的阳极与所述第一整流器的负极输出端相连；所述滤波电路的三相输出端中的第一相输出端与所述第一二极管的阳极、所述第四二极管的阴极相连；所述第二二极管的阳极和所述第五二极管的阴极相连，所述第二二极管的阴极与所述第一整流器的正极输出端相连，所述第五二极管的阳极与所述第一整流器的负极输出端相连；所述滤波电路的三相输出端中的第二相输出端与所述第二二极管的阳极、所述第五二极管的阴极相连；所述第三二极管的阳极和所述第六二极管的阴极相连，所述第三二极管的阴极与所述第一整流器的正极输出端相连，所述第六二极管的阳极与所述第一整流器的负极输出端相连；所述滤波电路的三相输出端中的第三相输出端与所述第三二极管的阳极、所述第六二极管的阴极相连。可选地，所述自然整流电路还包括电解电容，两端分别与所述第一整流器的正极输出端和负极输出端相连；稳定电阻，两端分别与所述第一整流器的正极输出端和负极输出端相连。可选地，所述超前整流电路包括移相变压器，包括初级绕组，具有分别与所述滤波电路的三相输出端相连的三相输入端；次级绕组，具有分别与所述初级绕组的三相输入端相对应的三相输出端；与所述移相变压器的次级绕组相连的第二整流器，具有正极输出端和负极输出端；第二整流器的正极输出端与第一整流器中的正极输出端相连以形成直流输出正极端，第二整流器的负极输出端与第一整流器中的负极输出端相连以形成直流输出负极端。可选地，所述次级绕组产生的电压相位相对于所述初级绕组的电压相位超前30。。可选地，所述第二整流器包括第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管和第十二二极管；所述第七二极管的阳极和所述第十二极管的阴极相连，所述第七二极管的阴极与所述第二整流器的正极输出端相连，所述第十二极管的阳极与所述第二整流器的负极输出端相连；所述移相变压器的次级绕组的三相输出端中的第一相输出端与所述第七二极管的阳极、所述第十二极管的阴极相连；所述第八二极管的阳极和所述第十一二极管的阴极相连，所述第八二极管的阴极与所述第二整流器的正极输出端相连，所述第十一二极管的阳极与所述第二整流器的负极输出端相连；所述移相变压器的次级绕组的三相输出端中的第二相输出端与所述第八二极管的阳极、所述第十一二极管的阴极相连；所述第九二极管的阳极和所述第十二二极管的阴极相连，所述第九二极管的阴极与所述第二整流器的正极输出端相连，所述第十二二极管的阳极与所述第二整流器的负极输出端相连；所述移相变压器的次级绕组的三相输出端中的第三相输出端与所述第九二极管的阳极、所述第十二二极管的阴极相连。如上所述，本实用新型的一种三相十二脉冲整流电路，具有以下有益效果1、本实用新型的通过移相整流原理，产生错时整流和可调整流强度，改善滤波电路后级电流波形，经过滤波电路作用后，在网侧得到近似单位功率因数，实现谐波电流抑制和改善网侧功率因数的目的，同时可以实现十二脉冲整流，改善直流输出电压波形，达到功率因数校正目的。2、本实用新型电路结构简单，控制简便，可广泛地应用在几乎所有的前级电路为三相整流器的电力电子变换器中，结构简单，设计容易，网侧功率因数高，直流电压平稳。
图1显示为本实用新型的一种三相十二脉冲整流电路的整体结构示意图。图2显示为本实用新型的一种三相十二脉冲整流电路在一个具体实例中的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。本实用新型提供一种三相十二脉冲整流电路，用于解决无源功率因数校正中电路复杂和技术效果不佳的问题。以下将详细阐述本实用新型的一种三相十二脉冲整流电路的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种三相十二脉冲整流电路。请参阅图1，其为本实用新型的三相十二脉冲整流电路的结构示意图。如图1所示，本实用新型中的整流电路包括滤波电路12、自然整流电路14、以及超前整流电路16。请参阅图2，其为本实用新型的三相十二脉冲整流电路在一个具体实例中的结构示意图。以下结合图1和图2，对本实用新型的三相十二脉冲整流电路进行详细描述。滤波电路12与三相交流电相连并形成经滤波处理的三相输出。在本实施例，所述三相交流电的三相分别为第一相电ua，第二相电Ub和第三相电uc，具体地，三相交流电源为380VAC，额定输出功率5.0kW，空载输出直流电压640V (谐振原因)，额定输出直流电压500VDC。如图1和图2所示，滤波电路12包括三相输入端，分别与三相交流电相连；三相输出端，分别表不为第一相滤波输出端A、第二相滤波输出端B和第三相滤波输出端C ;位于所述三相输入端中的第一相输入端和所述三相输出端中的第一相输出端A之间的第一滤波器；位于所述三相输入端中的第二相输入端和所述三相输出端中的第二相输出端B之间的第二滤波器；位于所述三相输入端中的第三相输入端和所述三相输出端中的第三相输出端C之间的第三滤波器。在本实施例中，所述第一滤波器包括第一滤波电感LI和第一滤波电容Cl,其中,第一滤波电感LI的输入端与所述三相输入端中的第一相输入端相连,第一滤波电感LI的输出端与所述三相输出端中的第一相输出端A相连,第一滤波电容Cl的输入端与第一滤波电感LI的输出端相连,第一滤波电容Cl的输出端与共端点O相连；所述第二滤波器包括第二滤波电感L2和第二滤波电容C2，其中，第二滤波电感L2的输入端与所述三相输入端中的第二相输入端相连，第二滤波电感L2的输出端与所述三相输出端中的第二相输出端B相连，第二滤波电容C2的输入端与第二滤波电感L2的输出端相连，第二滤波电容C2的输出端与共端点O相连；所述第三滤波器包括第三滤波电感L3和第三滤波电容C3,其中，第三滤波电感L3的输入端与所述三相输入端中的第三相输入端相连,第三滤波电感L3的输出端与所述三相输出端中的第三相输出端C相连,第三滤波电容C3的输入端与第三滤波电感L3的输出端相连，第三滤波电容C3的输出端与共端点O相连。在具体实现上，滤波电感L I L3的感抗为2. 5mH ;滤波电容Cf C3为交流电容2. O μ F/275V ；自然整流电路14与所述滤波电路的三相输出相连，负责传递主要功率，用于产生第一双窄电流。在本实用新型中，自然整流电路14至少包括第一整流器142，其具有正极输出端和负极输出端。如图2所述，第一整流器BI包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6。第一二极管Dl的阳极和第四二极管D4的阴极相连，第一二极管Dl的阴极与第一整流器BI的正极输出端相连，第四二极管D4的阳极与第一整流器的负极输出端相连；滤波电路12的三相输出端中的第一相输出端A与第一二极管Dl的阳极、第四二极管D4的阴极相连。第二二极管D2的阳极和第五二极管D5的阴极相连，第二二极管D2的阴极与第一整流器BI的正极输出端相连，第五二极管D5的阳极与第一整流器BI的负极输出端相连；滤波电路12的三相输出端中的第二相输出端B与第二二极管D2的阳极、第五二极管D5的阴极相连。第三二极管D3的阳极和第六二极管D6的阴极相连，第三二极管D3的阴极与第一整流器BI的正极输出端相连，第六二极管D6的阳极与第一整流器BI的负极输出端相连；滤波电路12的三相输出端中的第三相输出端C与第三二极管D3的阳极、第六二极管D6的阴极相连。在具体实现上，第一整流器BI的额定电流和额定电压为35A/1200V。[0031]进一步地，自然整流电路14还包括电解电容E1，两端分别与第一整流器BI的正极输出端和负极输出端相连；稳定电阻R，两端分别与第一整流器BI的正极输出端和负极输出端相连。在具体实现上，电解电容El为四只电解电容组，两只并联后在串联，每只电解电容680 μ F/450V,总体等效680 μ F/900V ;稳定电阻Rl为功率电阻，200k Ω /51超前整流电路16，与所述滤波电路的三相输出相连，负责传递次要功率，用于产生第二双窄电流。需说明的是，在本实用新型中，超前整流电路16所产生的第二双窄电流要相对超前于所述自然整流电路14所产生的第一双窄电流，且，所述第二双窄电流的幅值要低于所述第一双窄电流的幅值。如图2所示，超前整流电路16包括移相变压器TR和与移相变压器TR相连的第二整流器B2。移相变压器TR采用Y/三角接线方式，包括初级绕组，具有分别与滤波电路12的三相输出端(即，第一相滤波输出端A、第二相滤波输出端B和第三相滤波输出端C)相连的三相输入端；次级绕组，具有分别与所述初级绕组的三相输入端相对应的三相输出端。在具体实现上，移相变压器TRl为工频硅钢移相变压器，额定输出交流电压380VAC。第二整流器B2与移相变压器TR的次级绕组相连，具有正极输出端和负极输出端。具体地，第二整流器B2包括第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管Dll和第十二二极管D12。第七二极管D7的阳极和第十二极管DlO的阴极相连，第七二极管D7的阴极与第二整流器B2的正极输出端相连，第十二极管DlO的阳极与第二整流器B2的负极输出端相连；移相变压器TR的次级绕组的三相输出端中的第一相输出端与第七二极管D7的阳极、第十二极管DlO的阴极相连；第八二极管D8的阳极和第十一二极管Dll的阴极相连，第八二极管D8的阴极与第二整流器B2的正极输出端相连，第十一二极管Dll的阳极与第二整流器B2的负极输出端相连；移相变压器TR的次级绕组的三相输出端中的第二 相输出端与第八二极管D8的阳极、第十一二极管Dll的阴极相连。第九二极管D9的阳极和第十二二极管D12的阴极相连，第九二极管D9的阴极与第二整流器B2的正极输出端相连，第十二二极管D12的阳极与第二整流器B2的负极输出端相连；移相变压器TR的次级绕组的三相输出端中的第三相输出端与第九二极管D9的阳极、第十二二极管D12的阴极相连。在具体实现上，第二整流器B2的额定电流和额定电压为35A/1200V ；进一步地，第二整流器B2的正极输出端与第一整流器BI中的正极输出端相连以形成直流输出正极端DCP，第二整流器B2的负极输出端与第一整流器BI中的负极输出端相连以形成直流输出负极端DCN。由上，本实用新型的三相十二脉冲整流电路，在于自然整流电路14中的第一整流器BI为主要整流器，负责传递主要功率，在其输入线路上，产生第一双窄电流。超前整流电路16中的第二整流器B2为次要整流器，负责传递次要功率，在其输入线路上，产生相位超前的第二双窄电流，且，所述第二双窄电流的幅值要低于所述第一双窄电流的幅值。自然整流电路14和超前整流电路16产生的两组双窄电流在节点A、B和C进行合成，再经过网侧的滤波电路12滤波后即可得到正弦度较高的电流波形，达到抑制谐波电流和提高功率因数目的。简单地说，利用两组相位不同的整流器，产生错时整流和可调整流强度，经过滤波电路作用，抑制谐波电流和改善网侧功率因数。两组相位不同的整流器等效于一种六脉动整流，因此也可以改善直流输出电压波形。综上所述，本实用新型的一种三相十二脉冲整流电路，具有以下有益效果1、本实用新型的通过移相整流原理，产生错时整流和可调整流强度，改善滤波电路后级电流波形，经过滤波电路作用后，在网侧得到近似单位功率因数，实现谐波电流抑制和改善网侧功率因数的目的，同时可以实现十二脉冲整流，改善直流输出电压波形，达到功率因数校正目的。2、本实用新型电路结构简单，控制简便，可广泛地应用在几乎所有的前级电路为三相整流器的电力电子变换器中，结构简单，设计容易，网侧功率因数高，直流电压平稳。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
权利要求1.一种三相十二脉冲整流电路，其特征在于，包括与三相交流电相连并形成经滤波处理的三相输出的滤波电路；与所述滤波电路的三相输出相连、用于产生第一双窄电流的自然整流电路；与所述滤波电路的三相输出相连、用于产生第二双窄电流的超前整流电路；所述第二双窄电流相对超前于所述第一双窄电流，所述第二双窄电流的幅值低于所述第一双窄电流的幅值；所述自然整流电路与所述超前整流电路相连并形成直流输出正极端和直流输出负极端。
2.根据权利要求1所述的三相十二脉冲整流电路，其特征在于，所述滤波电路包括 三相输入端，分别与三相交流电相连；三相输出端；位于所述三相输入端中的第一相输入端和所述三相输出端中的第一相输出端之间的第一滤波器；位于所述三相输入端中的第二相输入端和所述三相输出端中的第二相输出端之间的第二滤波器；位于所述三相输入端中的第三相输入端和所述三相输出端中的第三相输出端之间的第三滤波器。
3.根据权利要求2所述的三相十二脉冲整流电路，其特征在于，所述第一滤波器包括第一滤波电感，所述第一滤波电感的输入端与所述三相输入端中的第一相输入端相连，所述第一滤波电感的输出端与所述三相输出端中的第一相输出端相连；第一滤波电容，所述第一滤波电容的输入端与所述第一滤波电感的输出端相连； 所述第二滤波器包括第二滤波电感，所述第二滤波电感的输入端与所述三相输入端中的第二相输入端相连，所述第二滤波电感的输出端与所述三相输出端中的第二相输出端相连；第二滤波电容，所述第二滤波电容的输入端与所述第二滤波电感的输出端相连； 所述第三滤波器包括位于所述三相输入端中的第三相输入端和所述三相输出端中的第三相输出端之间的第三滤波器，包括第三滤波电感，所述第三滤波电感的输入端与所述三相输入端中的第三相输入端相连，所述第三滤波电感的输出端与所述三相输出端中的第三相输出端相连；第三滤波电容，所述第三滤波电容的输入端与所述第三滤波电感的输出端相连；所述第一滤波电容的输出端、所述第二滤波电容的输出端和所述第三滤波电容的输出端相连形成一共端点。
4.根据权利要求1、2或3所述的三相十二脉冲整流电路，其特征在于，所述自然整流电路包括与所述滤波电路的三相输出端相连的第一整流器，具有正极输出端和负极输出端。
5.根据权利要求4所述的三相十二脉冲整流电路，其特征在于，所述第一整流器包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；所述第一二极管的阳极和所述第四二极管的阴极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一整流器的正极输出端相连，所述第四二极管的阳极与所述第一整流器的负极输出端相连；所述滤波电路的三相输出端中的第一相输出端与所述第一二极管的阳极、所述第四二极管的阴极相连；所述第二二极管的阳极和所述第五二极管的阴极相连，所述第二二极管的阴极与所述第一整流器的正极输出端相连，所述第五二极管的阳极与所述第一整流器的负极输出端相连；所述滤波电路的三相输出端中的第二相输出端与所述第二二极管的阳极、所述第五二极管的阴极相连；所述第三二极管的阳极和所述第六二极管的阴极相连，所述第三二极管的阴极与所述第一整流器的正极输出端相连，所述第六二极管的阳极与所述第一整流器的负极输出端相连；所述滤波电路的三相输出端中的第三相输出端与所述第三二极管的阳极、所述第六二极管的阴极相连。
6.根据权利要求4所述的三相十二脉冲整流电路，其特征在于，所述自然整流电路还包括电解电容，两端分别与所述第一整流器的正极输出端和负极输出端相连；稳定电阻，两端分别与所述第一整流器的正极输出端和负极输出端相连。
7.根据权利要求4所述的三相十二脉冲整流电路，其特征在于，所述超前整流电路包括移相变压器，包括初级绕组，具有分别与所述滤波电路的三相输出端相连的三相输入端；次级绕组，具有分别与所述初级绕组的三相输入端相对应的三相输出端；与所述移相变压器的次级绕组相连的第二整流器，具有正极输出端和负极输出端；第二整流器的正极输出端与第一整流器中的正极输出端相连以形成直流输出正极端， 第二整流器的负极输出端与第一整流器中的负极输出端相连以形成直流输出负极端。
8.根据权利要求7所述的三相十二脉冲整流电路，其特征在于，所述次级绕组产生的电压相位相对于所述初级绕组的电压相位超前30°。
9.根据权利要求7或8所述的三相十二脉冲整流电路，其特征在于，所述第二整流器包括第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管和第十二二极管；所述第七二极管的阳极和所述第十二极管的阴极相连，所述第七二极管的阴极与所述第二整流器的正极输出端相连，所述第十二极管的阳极与所述第二整流器的负极输出端相连；所述移相变压器的次级绕组的三相输出端中的第一相输出端与所述第七二极管的阳极、所述第十二极管的阴极相连；所述第八二极管的阳极和所述第十一二极管的阴极相连，所述第八二极管的阴极与所述第二整流器的正极输出端相连，所述第十一二极管的阳极与所述第二整流器的负极输出端相连；所述移相变压器的次级绕组的三相输出端中的第二相输出端与所述第八二极管的阳极、所述第十一二极管的阴极相连；所述第九二极管的阳极和所述第十二二极管的阴极相连，所述第九二极管的阴极与所述第二整流器的正极输出端相连，所述第十二二极管的阳极与所述第二整流器的负极输出端相连；所述移相变压器的次级绕组的三相输出端中的第三相输出端与所述第九二极管的阳极、所述第十二二极管的阴极相连。
专利摘要本实用新型提供一种三相十二脉冲整流电路，包括与三相交流电相连并形成经滤波处理的三相输出的滤波电路；与所述滤波电路的三相输出相连、用于产生第一双窄电流的自然整流电路；与所述滤波电路的三相输出相连、用于产生第二双窄电流的超前整流电路；所述第二双窄电流相对超前于所述第一双窄电流，所述第二双窄电流的幅值低于所述第一双窄电流的幅值；所述自然整流电路与所述超前整流电路相连并形成直流输出正极端和直流输出负极端。相比于现有技术，本实用新型电路简单，可以有效提高无源功率因数校正效果。
文档编号H02M1/42GK202889231SQ201220567628
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者刘占军, 杨兴华, 颜道丹, 张启平, 潘渊, 陶灿 申请人:上海儒竞电子科技有限公司