Vienna整流器电流采样装置及方法
【专利摘要】本发明提供VIENNA整流器电流采样装置及方法，涉及能源领域，通过一个电流传感器获得三相电流值，减小了设备体积，降低了成本，消除了传感器增益差异造成的采样电路压降的不均衡。该装置包括:第一交流电源通过第一电感与第一二极管、第一开关和第四二极管连接，第一二极管通过第一电容和第二电容与第四二极管连接；第二交流电源通过第二电感与第二二极管、第二开关和第五二极管连接，第二二极管通过第一电容和第二电容与第五二极管连接；第三交流电源通过第三电感与第三二极管、第三开关和第六二极管连接，第三二极管通过第一电容和第二电容与第六二极管连接；第一开关、第二开关和第三开关分别通过电流传感器与第一电容连接。
【专利说明】VIENNA整流器电流采样装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源领域，尤其涉及VIENNA整流器电流采样装置及方法。
【背景技术】
[0002]在三相三开关三电平(VIENNA)整流器的控制系统中，获取相电流是一个关键环节。
[0003]现有技术中，通常需要在交流输入端设置至少两个电流传感器及其配套采样调理电路才能获得三相电流。但是，由于采用多个电流传感器，使得设备的体积变大，增加了设备的成本，而且，多个传感器增益的差异造成了采样调理电路压降不均衡，使得三相电流存在幅值差异。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置及方法，通过一个电流传感器对电流进行采样而获得三相电流值，减小了设备体积，降低了设备的成本，同时消除了由于传感器增益的差异造成的采样调理电路压降不均衡。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0006]第一方面，本发明实施例提供一种VIENNA整流器电流采样装置，包括:第一交流电源，所述第一交流电源的一端通过第一电感分别与第一二极管的正极、第一开关的一端和第四二极管的负极连接，所述第一二极管的负极与第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与第二电容的正极连接，所述第二电容的负极与所述第四二极管的正极连接；
[0007]第二交流电源，所述第二交流电源的一端与所述第一交流电源的另一端连接，所述第二交流电源的另一端通过第二电感分别与第二二极管的正极、第二开关的一端和第五二极管的负极连接，所述第二二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述第二电容的正极连接，所述第二电容的负极与所述第五二极管的正极连接；
[0008]第三交流电源，所述第三交流电源的一端与所述第一交流电源的另一端连接，所述第三交流电源的另一端通过第三电感分别与第三二极管的正极、第三开关的一端和第六二极管的负极连接，所述第三二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述第二电容的正极连接，所述第二电容的负极与所述第六二极管的正极连接；
[0009]所述第一开关的另一端、所述第二开关的另一端和所述第三开关的另一端分别通过电流传感器与所述第一电容的负极连接。
[0010]在第一方面第一种可能的实现方式中，结合第一方面，所述装置还包括:负载电阻，所述负载电阻的一端与所述第一电容的正极连接，所述负载电阻的另一端与所述第二电容的负极连接。
[0011]在第一方面第二种可能的实现方式中，结合第一方面或第一方面第一种可能的实现方式，所述电流传感器为霍尔传感器。
[0012]在第一方面第三种可能的实现方式中，结合第一方面或第一方面第一种可能的实现方式，所述电流传感器为分流电阻。
[0013]在第一方面第四种可能的实现方式中，结合第一方面第三种可能的实现方式，所述电流传感器还包括:电流采样模块，用于检测流经所述分流电阻的电流。
[0014]第二方面，本发明实施例提供一种VIENNA整流器电流采样方法，应用于如上所述的VIENNA整流器电流采样装置，所述方法包括:
[0015]获取第一开关组合对应的第一相的电流值，所述第一开关组合为第一开关的第一状态、第二开关的第一状态和第三开关的第一状态时的组合；
[0016]获取第二开关组合对应的第二相的电流值，所述第二开关组合为第一开关的第二状态、第二开关的第二状态和第三开关的第二状态时的组合；
[0017]根据预设的电流关系式，以及所述第一相的电流值和所述第二相的电流值，获得第二相的电流值。
[0018]在第二方面第一种可能的实现方式中，结合第二方面，所述获取第一开关组合对应的第一相的电流值，所述第一开关组合为第一开关的第一状态、第二开关的第一状态和第三开关的第一状态时的组合，具体包括:
[0019]在预存储的开关组合与相电流关系表中查找所述第一开关组合对应的第一相；
[0020]获取所述第一开关组合对应的第一电流值，所述第一电流值为所述第一相的电流值，所述第一开关组合为第一开关的第一状态、第二开关的第一状态和第三开关的第一状态时的组合。
[0021]在第二方面第二种可能的实现方式中，结合第二方面，所述获取第二开关组合对应的第二相的电流值，所述第二开关组合为第一开关的第二状态、第二开关的第二状态和第三开关的第二状态时的组合，具体包括:
[0022]在预存储的开关组合与相电流关系表中查找所述第二开关组合对应的第二相；
[0023]获取所述第二开关组合对应的第二电流值，所述第二电流值为所述第二相的电流值，所述第二开关组合为第一开关的第二状态、第二开关的第二状态和第三开关的第二状态时的组合。
[0024]在第二方面第三种可能的实现方式中，结合第二方面，所述预设的电流关系式为第一相的电流值、第二相的电流值和第三相的电流值三者之和为O。
[0025]在第二方面第四种可能的实现方式中，结合第二方面至第二方面第三种可能的实现方式，所述第一开关组合与所述第二开关组合是不同的。
[0026]本发明实施例提供一种VIENNA整流器电流采样装置及方法，包括:第一交流电源，所述第一交流电源的一端通过第一电感分别与第一二极管的正极、第一开关的一端和第四二极管的负极连接，所述第一二极管的负极与第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与第二电容的正极连接，所述第二电容的负极与所述第四二极管的正极连接；第二交流电源，所述第二交流电源的一端与所述第一交流电源的另一端连接，所述第二交流电源的另一端通过第二电感分别与第二二极管的正极、第二开关的一端和第五二极管的负极连接，所述第二二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述第二电容的正极连接，所述第二电容的负极与所述第五二极管的正极连接；第三交流电源，所述第三交流电源的一端与所述第一交流电源的另一端连接，所述第三交流电源的另一端通过第三电感分别与第三二极管的正极、第三开关的一端和第六二极管的负极连接，所述第三二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述第二电容的正极连接，所述第二电容的负极与所述第六二极管的正极连接；所述第一开关的另一端、所述第二开关的另一端和所述第三开关的另一端分别通过电流传感器与所述第一电容的负极连接。在本发明提出的方案中，可以通过一个电流传感器对电流采样而获得三相电流值，在减少电流传感器数量的同时，减小了设备体积，降低了设备成本，同时消除了由于不同传感器增益的差异造成的采样调理电路压降不均衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图；
[0029]图2为本发明实施例提供的扇区划分示意图；
[0030]图3为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图；
[0031]图4为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图一；
[0032]图5为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图二 ；
[0033]图6为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图三；
[0034]图7为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图四；
[0035]图8为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图五；
[0036]图9为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图六；
[0037]图10为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图七；
[0038]图11为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置结构示意图八；
[0039]图12为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样方法流程示意图；
[0040]图13为本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样方法流程示意图二 ；
[0041]图14为本发明实施例提供的不同开关组合时的电流值采样示意图。
【具体实施方式】
[0042]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]实施例一
[0044]本发明实施例提供一种VIENNA整流器电流采样装置，如图1所示，包括:
[0045]第一交流电源Vu，第一交流电源Vu的一端通过第一电感LI分别与第一二极管Dl的正极、第一开关SI的一端和第四二极管D4的负极连接，第一二极管Dl的负极与第一电容Cl的正极连接，第一电容Cl的负极与第二电容C2的正极连接，第二电容C2的负极与第四二极管D4的正极连接；
[0046]第二交流电源Vv，第二交流电源Vv的一端与第一交流电源Vu的另一端连接，第二交流电源Vv的另一端通过第二电感L2分别与第二二极管D2的正极、第二开关S2的一端和第五二极管D5的负极连接，第二二极管D2的负极与第一电容Cl的正极连接，第一电容Cl的负极与第二电容C2的正极连接，第二电容C2的负极与第五二极管D5的正极连接；
[0047]第三交流电源Vw,第三交流电源Vw的一端与第一交流电源Vu的另一端连接,第三交流电源Vw的另一端通过第三电感L3分别与第三二极管D3的正极、第三开关S3的一端和第六二极管D6的负极连接，第三二极管D3的负极与第一电容Cl的正极连接，第一电容Cl的负极与第二电容C2的正极连接，第二电容C2的负极与第六二极管D6的正极连接；
[0048]第一开关SI的另一端、第二开关S2的另一端和第三开关S3的另一端分别通过电流传感器与第一电容Cl的负极连接。
[0049]需要说明的是，本发明实施例中的电子元件前限定的“第一”、“第二”、“第三”等是为了对多个同类电子元件进行区分，不作为限定用语，例如“第一二极管”仅是指代其中的
一个二极管，并不表示第一个二极管。
[0050]具体的，在本发明实施例提供的VIENNA整流器电流采样装置中，VIENNA整流器为三相三开关三电平整流器，“三相”指的是三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源；“三开关”指的是三个开关元件；“三电平”指的是三种电平。例如，在本实施例中，三相交流电源为第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源三开关”为第一开关、第二开关和第三开关。
[0051]如图2所不,设定第一交流电源Vu输出的第一电压信号为Va,第一电流信号为Iu ;第二交流电源Vv输出的第二电压信号为Vb，第二电流信号为Iv ;第三交流电源Vw输出的第三电压信号为Vc，第三电流信号为Iw。
[0052]VIENNA整流器电流采样装置工作在单位功率因数条件下，将交流信号的工频周期划分为6个扇区，每个扇区的区间间隔为60°，如图2所示，在不同的扇区时，三相交流电源输出的电压信号是不同的，同样的电流信号也是不同的。例如，当电压矢量处于扇区2时，Va>0, lu>0, Vb<0, lv<0, Vc〈0，lw〈0。
[0053]需要说明的是，第一开关SI，第二开关S2，第三开关S3可以是功率开关，也可以是其它满足设计需求的开关，本发明实施例对此不作具体限定。
[0054]其中，第一开关SI，第二开关S2，第三开关S3中的每个开关都存在导通、或者关断2种状态，若设定开关SxU= 1、2、3)导通时定义为状态“1”，关断时定义为状态“0”，那么VIENNA整流器电流采样装置共有8种开关组合，具体如表1-1所示。为了描述简单，将开关S1、S2、S3 所处的 8 种开关组合表示为(111)、(110)、(101)、(011)、(100)、(010)、(001)、
(000)。
[0055]表 1-1
【权利要求】
1.一种VIENNA整流器电流采样装置，其特征在于，包括: 第一交流电源，所述第一交流电源的一端通过第一电感分别与第一二极管的正极、第一开关的一端和第四二极管的负极连接，所述第一二极管的负极与第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与第二电容的正极连接，所述第二电容的负极与所述第四二极管的正极连接； 第二交流电源，所述第二交流电源的一端与所述第一交流电源的另一端连接，所述第二交流电源的另一端通过第二电感分别与第二二极管的正极、第二开关的一端和第五二极管的负极连接，所述第二二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述第二电容的正极连接，所述第二电容的负极与所述第五二极管的正极连接； 第三交流电源，所述第三交流电源的一端与所述第一交流电源的另一端连接，所述第三交流电源的另一端通过第三电感分别与第三二极管的正极、第三开关的一端和第六二极管的负极连接，所述第三二极管的负极与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述第二电容的正极连接，所述第二电容的负极与所述第六二极管的正极连接； 所述第一开关的另一端、所述第二 开关的另一端和所述第三开关的另一端分别通过电流传感器与所述第一电容的负极连接。
2.根据权利要求1所述的VIENNA整流器电流采样装置，其特征在于，所述装置还包括:负载电阻，所述负载电阻的一端与所述第一电容的正极连接，所述负载电阻的另一端与所述第二电容的负极连接。
3.根据权利要求1或2所述的VIENNA整流器电流采样装置，其特征在于，所述电流传感器为霍尔传感器。
4.根据权利要求1或2所述的VIENNA整流器电流采样装置，其特征在于，所述电流传感器为分流电阻。
5.根据权利要求4所述的VIENNA整流器电流采样装置，其特征在于，所述电流传感器还包括:电流采样模块，用于检测流经所述分流电阻的电流。
6.—种VIENNA整流器电流米样方法,其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的VIENNA整流器电流采样装置，所述方法包括: 获取第一开关组合对应的第一相的电流值，所述第一开关组合为第一开关的第一状态、第二开关的第一状态和第三开关的第一状态时的组合； 获取第二开关组合对应的第二相的电流值，所述第二开关组合为第一开关的第二状态、第二开关的第二状态和第三开关的第二状态时的组合； 根据预设的电流关系式，以及所述第一相的电流值和所述第二相的电流值，获得第三相的电流值。
7.根据权利要求6所述的VIENNA整流器电流采样方法，其特征在于，所述获取第一开关组合对应的第一相的电流值，所述第一开关组合为第一开关的第一状态、第二开关的第一状态和第三开关的第一状态时的组合，具体包括: 在预存储的开关组合与相电流关系表中查找所述第一开关组合对应的第一相； 获取所述第一开关组合对应的第一电流值，所述第一电流值为所述第一相的电流值，所述第一开关组合为第一开关的第一状态、第二开关的第一状态和第三开关的第一状态时的组合。
8.根据权利要求6所述的VIENNA整流器电流采样方法，其特征在于，所述获取第二开关组合对应的第二相的电流值，所述第二开关组合为第一开关的第二状态、第二开关的第二状态和第三开关的第二状态时的组合，具体包括: 在预存储的开关组合与相电流关系表中查找所述第二开关组合对应的第二相； 获取所述第二开关组合对应的第二电流值，所述第二电流值为所述第二相的电流值，所述第二开关组合为第一开关的第二状态、第二开关的第二状态和第三开关的第二状态时的组合。
9.根据权利要求6所述的VIENNA整流器电流采样方法，其特征在于，所述预设的电流关系式为第一相的电流值、第二相的电流值和第三相的电流值三者之和为O。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的VIENNA整流器电流采样方法，其特征在于，所述第一开关组合与所述第二 开关组合是不同的。
【文档编号】H02M7/06GK103973136SQ201410169705
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】孙勇, 裔杰, 唐杰 申请人:华为技术有限公司