三相半波倍电压整流装置及电机驱动装置和空调器的制造方法_3

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和图7中对应的箭头方向所示,中性点的端子 N的电压为E,中性点电流为Ie,电流Ie的流动方向如图6和图7中对应的箭头方向所示, 第一电感Ll的电源侧电压为Vpl,第一电感Ll的电容侧电压为Vp、流过第一电感Ll的电 流为IL1、第二电感L2的电源侧电压为VnU第二电感L2的电容侧为Vn、流过第二电感L2 的电流为IL2,电流IL1、IL2的流动方向如图6和图7中对应的箭头方向所示。三相半波 倍电压整流装置得到的直流电压VO = Vp-Vn。
[0059] 在本发明的另一个实施例,对图6所示的电路原理图进行分解,得到如图7所示的 分解后的电路原理图,也就是说,将图6所示的电路原理图变成正电压的三相半波整流电 路101与负电压的三相半波整流电路201的串联电路的组合,其中,图7中的虚线为实际连 接。下面参照图6和图7对三相半波倍电压整流装置进行分析。
[0060] 以A相电压的相位为基准,三相电源端子A、B、C与中性点的端子N之间的电压 Va-E、Vb-E、Vc-E的波形示意图如图8所示。三相电源10的三相电源端子A、B、C之间的 相间电压的有效值均为380Vrms,从中性点端子N观测,三相电源端子A、B、C的电压有效值 均为220Vrms,即380Vrms除以#得到的值,更准确地,从中性点端子N观测,三相电源端子 A、B、C的电压有效值均为380V按照士分割得到的值219. 3Vrms,也就是说,三相电源端子 A、B、C与中性点的端子N之间的电压Va-E、Vb-E、Vc-E的有效值均为220Vrms。并且,电压 Va-E、Vb-E、Vc-E的最高电压和最低电压分别是311Vdc和-311Vdc,即±220Vrms乘以 得到的值,三相电源端子A、B、C的电压的大小相等、相位是各偏离120°。
[0061] 进一步地,将图8所示的三相电源10的电压输入到整流器20,整流器20对三相电 源10的电压进行整流,得到第一电感Ll和第二电感L2的电源侧电压Vpl、Vnl,之后第一 电感Ll、第一电容Cl和第二电感L2、第二电容C2对VpUVnl进行滤波,从而得到第一电感 Ll和第二电感L2电容侧电压Vp、Vn,其中,VpUVnl的波形可以看做是整流器20对三相电 源10的电压进行三相半波整流后的波形,Vp、Vn的波形是平滑稳定的电压波形,Vpl、VnU Vp、Vn的波形示意图如图9所示。
[0062] 具体而言,以图7中的正电压三相半波整流电路101为例,三相电源10的电压输 入到第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5构成的部分整流器,部分整流器对有 效值为220Vrms的正弦电压进行三相半波整流,得到三相半波整流后的直流电压Vpl,之后 第一电感LI和第一电容Cl对Vpl进行滤波,从而在第一电感LI的电容侧,得到稳定的直 流电压Vp。具体地,Vp的平均电压是256. 6V,是由有效值为220Vrms的正弦电压的最大电 压值310.3¥乘以1.5父>/^+.;(1(=82.7%)-得到的值,即256.6¥=310.3¥\1.5\^^+31。另 外,对有效值为220Vrms的正弦电压进行三相全波整流后,得到的直流电压的平均电压是 310. 3V乘以3+ π (即95. 5% )得到的值,而进行单相全波整流后,得到的直流电压的平均 电压是310. 3V乘以2+ π (即63. 7% )得到的值。这样,三相半波整流后得到的平均电压 是三相全波整流后得到的平均电压的86. 6 %,与单相全波整流后得到的平均电压是三相全 波整流后得到的平均电压的66. 7%相比较,三相半波整流后得到的平均电压降低的较小。
[0063] 以图7中的负电压三相半波整流电路201为例,三相电源10的电压输入到第 二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6构成的部分整流器,部分整流器对有效值为 220Vrms的正弦电压进行三相半波整流,得到三相半波整流后的直流电压Vnl,之后第二电 感L2和第二电容C2对Vnl进行滤波,从而在第二电感L2的电容侧,得到稳定的直流电 压Vn。具体地,Vn的平均电压是-256. 6V,是由有效值为220Vrms的正弦电压的最小电压 值-310. 3V乘以
丨得到的值,即
[0064] 由此,Vp为256. 6Vdc、Vn为-256. 6Vdc,则三相半波倍电压整流装置得到的直流电 压 VO = Vp-Vn = 256. 6-(-256. 6) = 513. 2Vdc。
[0065] 另外,相关技术中的三相全波整流电路时对有效值为380Vrms的正弦电压进 行三相全波整流,得到的直流电压的平均值可以根据下式获得,380V X ^ X 3 + π =5 i 3.2Vdc〇
[0066] 由此,本发明实施例的三相半波倍电压整流装置得到的直流电压的平均值与相关 技术中的三相全波整流电路得到的直流电压的平均值完全一致。也就是说,本发明实施例 的三相半波倍电压整流装置与相关技术中的三相全波整流电路具有相同的整流效果,即直 流电压的平均值完全一致。
[0067] 在本发明的一个实施例中,可根据第一电感Ll和第二电感L2的电感值调整三相 半波倍电压整流装置的功率因数或直流电压V0。其中,可同时调整第一电感Ll的电感值与 第二电感L2的电感值以使第一电感Ll的电感值与第二电感L2的电感值一直相等。
[0068] 也就是说,在三相半波倍电压整流装置中加入第一电感Ll和第二电感L2后,构成 无源PFC(功率因数校正)电路,从而改善电源功率因数,有效提高能量利用率。
[0069] 具体地,如图6所示,在三相半波倍电压整流装置的输出端之间可连接串联的负 载R,即负载R的一端与第一电感Ll的另一端相连,负载R的另一端与第二电感L2的另一 端相连。在本发明的一个具体示例中,三相电源10的三相电源端子A、B、C之间可输出有 效值为380Vrms、频率为50Hz的正弦电压,负载R的功率可为lkW,第一电容Cl和第二电容 C2的电容值可为470 μ F。
[0070] 在上述参数条件下,可获得图10所示的第一电感LI的电感值与第一电感LI的 电容侧直流电压Vp和功率因数之间的关系曲线图。根据图10可知,在电感值大于0小于 37. 053mH时,直流电压随着电感值的增加而减小,在电感值大于等于37. 053mH时,直流电 压Vp的平均值基本维持在256. 6Vdc不变,其中,电感值接近于0,直流电压Vp的平均值越 接近于310. 3V,即有效值为220Vrms的正弦电压的最大电压。另外,功率因数随着电感值的 增加而增加,其中,在电感值为37. 053mH时,功率因数是77. 6%。
[0071] 同样地,在上述参数条件下,可第二电感L2的电感值与第二电感L2的电容侧直 流电压Vn和功率因数之间的关系曲线。即在电感值大于0小于37. 053mH时,直流电压随 着电感值的增加而增加,在电感值大于等于37. 053mH时,直流电压Vn的平均值基本维持 在-256. 6Vdc不变,其中,电感值接近于0,直流电压Vn的平均值越接近于-310. 3V,即有效 值为220Vrms的正弦电压的最小电压。另外,功率因数随着电感值的增加而增加,其中,在 电感值为37. 053mH时,功率因数是77. 6%。
[0072] 这样,根据直流电压VO的平均值=Vp-Vn,可得到第一电感Ll和第二电感L2的电 感值调整直流电压VO。
[0073] 由此,即根据第一电感Ll和第二电感L2的电感值调整三相半波倍电压整流装置 的功率因数或直流电压,从而改善电源功率因数,有效提高能量利用率。
[0074] 另外,在本发明的一个实施例中,还可根据第一电感Ll的电感值与第二电感L2的 电感值调整三相半波倍电压整流装置的中性点电流Ie。具体地,可根据第一电感Ll的电感 值与第二电感L2的电感值的矢量运算调整三相半波倍电压整流装置的中性点电流Ie。其 中,可同时调整第一电感Ll的电感值与第二电感L2的电感值以使第一电感Ll的电感值与 第二电感L2的电感值一直相等。
[0075] 具体地,如图11所示为流过第一电感Ll的电流ILl的波形示意图,以及图12所示 为流过第二电感L2的电流IL2的波形示意图。在三相电源10的三相电源端子A、B、C之间 输出有效值为380Vrms、频率为50Hz的正弦电压,负载R的功率为lkW,第一电容Cl和第二 电容C2的电容值为470 μ F的参数条件下,在第一电感Ll和第二电感L2的电感值为3mH、 10mH、30mH、36. 052mH、50mH和200mH时,获得了图11所示的流过第一电感LI的电流ILl的 波形示意图,以及图12所示的流过第二电感L2的电流IL2的波形示意图。
[0076] 具体来说,假设第一电感Ll的电感值与第二电感L2的电感值一直相等,由图11 可知,在Ll的电感值大于37.053mH时,流过第一电感L
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