专利名称：三相可控整流器的控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三相可控整流器的控制系统，特别是涉及一种适合较高功率等级的三相可控整流器的控制系统。
背景技术：
整流器又称AC-DC变换器，是完成交流-直流的变换装置。而三相可控整流器是一种采用功率开关IGBT或IGCT或IECT的3H桥结构整流器，属于升压型AC-DC变换器，鉴于为正弦波输入电流、四象限电力电子变换器，潜在应用领域很多。
三相可控整流器的电路拓扑为成熟电路，控制算法也具有很多种类，但是更大功率的三相可控整流器及其控制算法仍然会不断地出现，对此研究不会停止，现有的三相可控整流器的控制算法都要求检测交流测的电网电压来参与运算，计算方法比较复杂，也增加了电路的复杂程度，因此，如何提出一种适用较高功率等级且结构简单的三相可控整流器的控制系统，实为目前急待解决的问题。发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用较高功率等级的三相可控整流器的控制系统，有利于简化电路设计、降低成本。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种三相可控整流器的控制系统，其中，该三相可控整流器包括其一端共接的三相交流源、第一功率电路、第二功率电路以及测压电路；
其中，该第一功率电路包括:三个第一电流互感器，其一端分别连接该三相交流源的另一端，且用以测量并分别输出第一电流值、第二电流值与第三电流值；三个第一电感，其一端分别连接该三个第一电流互感器的另一端；第一三相整流桥，具有6个逆导型开关，每2个构成一个桥臂，而分别形成第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂，且该第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂的公共连接端分别构成第一正极输出端与第一负极输出端，并该第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂的中点分别与该三个第一电感的另一端连接；以及第一电容，跨接在该第一正极输出端与第一负极输出端；
且，该第二功率电路包括:三个第二电流互感器，其一端分别连接该三相交流源的另一端，且用以测量并分别输出第四电流值、第五电流值与第六电流值；三个第二电感，其一端连接该三个第二电流互感器的另一端；第二三相整流桥，具有6个逆导型开关，每2个构成一个桥臂，而分别形成第四桥臂、第五桥臂与第六桥臂，且该第四桥臂、第五桥臂与第六桥臂的公共连接端分别构成第二正极输出端与第二负极输出端，并该第四桥臂、第五桥臂与第六桥臂的中点分别与该三个第二电感的另一端连接，且该第一正极输出端与该第二正极输出端连接构成正极输出端，该第一负极输出端与该第二负极输出端连接构成负极输出端；以及第二电容，跨接在该第二正极输出端与第二负极输出端，并与该第一电容并联连接；
而，该测压电路与该第一电容以及第二电容并联连接，且包括:电阻组，其一端连接该正极输出端，且包含一个第一电阻或两个及以上个串接的第一电阻；以及第二电阻，其一端连接该电阻组的另一端，其另一端连接该负极输出端，并在该第二电阻与该电阻组之间形成一个输出直流电压的分接点；
其特征在于，该三相可控整流器的控制系统包括:电压闭环模块、第一电流闭环模块以及第二电流闭环模块；
其中，该电压闭环模块包括:参考电压源，用以产生参考电压；减法单元，分别接收该参考电压源所产生的参考电压以及该分接点所输出的直流电压，且用以将该参考电压减去该直流电压，以产生并输出一个电压偏差值；以及误差滤波放大单元，接收该减法单元所输出的电压偏差值，且用以对该电压偏差值执行滤波放大处理；
且，该第一电流闭环模块包括:第一锯齿波发生单兀，用以产生第一锯齿波信号；第一同步信号发生单元，用以产生与第一锯齿波信号属于同相位的第一同步信号；第一乘法单元，分别接收该误差滤波放大单元所输出的经滤波放大处理的电压偏差值以及该第一锯齿波发生单元所产生的第一锯齿波信号，且用以将该经滤波放大处理的电压偏差值与该第一锯齿波信号相乘，而产生并输出第一调幅载波；三个第一比较单元，均接收该第一乘法单元所输出的第一调幅载波，且分别接收该三个第一电流互感器所输出的第一电流值、第二电流值与第三电流值，并用以分别比较该第一电流值与该第一调幅载波、该第二电流值与该第一调幅载波、以及该第三电流值与该第一调幅载波，以在第一调幅载波高于第一电流值、或第一调幅载波高于第二电流值、或第一调幅载波高于第三电流值时产生高电平，在第一调幅载波低于第一电流值、或第一调幅载波低于第二电流值、或第一调幅载波低于第三电流值时产生低电平，进而分别产生并输出第一脉冲信号、第二脉冲信号与第三脉冲信号；以及三个第一控制单元，用以分别接收该三个第一比较单元所输出的第一脉冲信号、第二脉冲信号与第三脉冲信号以及该第一同步信号发生单元所产生的第一同步信号，并用以分别依据第一脉冲信号与第一同步信号、第二脉冲信号与第一同步信号、以及第三脉冲信号与第一同步信号而分别产生供驱动该第一三相整流桥的第一桥臂中的2个逆导型开关、第二桥臂中的2个逆导型开关与第三桥臂中的2个逆导型开关的PWM驱动信号；
而，该第二电流闭环模块包括:第二锯齿波发生单元，用以产生与第一锯齿波信号幅值相同且相位错开180°的第二锯齿波信号；第二同步信号发生单元，用以产生第一同步信号幅值相同且相位错开180°的第二同步信号；第二乘法单元，分别接收该误差滤波放大单元所输出的经滤波放大处理的电压偏差值以及该第二锯齿波发生单元所产生的第二锯齿波信号，且用以将该经滤波放大处理的电压偏差值与该第二锯齿波信号相乘，而产生并输出第二调幅载波；三个第二比较单元，均接收该第二乘法单元所输出的第二调幅载波，且分别接收该三个第二电流互感器所输出的第四电流值、第五电流值与第六电流值，并用以分别比较该第四电流值与该第二调幅载波、该第五电流值与该第二调幅载波、以及该第六电流值与该第二调幅载波，以在第二调幅载波高于第四电流值、或第二调幅载波高于第五电流值、或第二调幅载波高于第六电流值时产生高电平，在第二调幅载波低于第四电流值、或第二调幅载波低于第五电流值、或第二调幅载波低于第六电流值时产生低电平，进而分别产生并输出第四脉冲信号、第五脉冲信号与第六脉冲信号；以及三个第二控制单元，用以分别接收该三个第二比较单元所输出的第四脉冲信号、第五脉冲信号与第六脉冲信号以及该第二同步信号发生单元所产生的第二同步信号，并用以分别依据第四脉冲信号与第二同步信号、第五脉冲信号与第二同步信号、以及第六脉冲信号与第二同步信号而分别产生供驱动该第二三相整流桥的第四桥臂中的2个逆导型开关、第五桥臂中的2个逆导型开关与第六桥臂中的2个逆导型开关的PWM驱动信号。
优选地，该逆导型开关为含反向并联二极管的IGBT或IGCT或IECT。该三个第一控制单元均为具有第一置位端、第一复位端以及互补的第一输出端与第二输出端的RS触发器，该第一置位端用以接收对应连接的第一比较单元所输出的第一脉冲信号，而该第一复位端用以接收该第一同步信号发生单元所产生的第一同步信号，且该第一输出端用以输出供驱动该第一桥臂、第二桥臂或第三桥臂上的2个中的其中之一个逆导型开关的第一PWM驱动信号，该第二输出端用以输出供驱动该第一桥臂、第二桥臂或第三桥臂上的2个中的剩下I个逆导型开关的第二 PWM驱动信号，且该第一 PWM驱动信号与该第二 PWM驱动信号为互补信号。该三个第二控制单元均为具有第二置位端、第二复位端以及互补的第三输出端与第四输出端的RS触发器，该第二置位端用以接收对应连接的第二比较单元所输出的第二脉冲信号，而该第二复位端用以接收该第二同步信号发生单元所产生的第二同步信号，且该第三输出端用以输出供驱动该第四桥臂、第五桥臂或第六桥臂上的2个中的其中之一个逆导型开关的第三PWM驱动信号，该第四输出端用以输出供驱动该第四桥臂、第五桥臂或第六桥臂上的2个中的剩下I个逆导型开关的第四PWM驱动信号，且该第三PWM驱动信号与该第四PWM驱动信号为互补信号。
如上所述，本发明的三相可控整流器的控制系统主要是建立在由交错结构的第一功率电路与第二功率电路、以及与第一及第二 功率电路的输出端并联的测压电路构成的三相可控整流器电路中，采用上述三相可控整流器电路中测量得到的直流电压，产生随直流电压波动即负载功率波动的调幅载波，再将由上述电路中测量得到的交流侧电流与调幅载波相比较，产生可以通过RS触发器形成原始驱动第一及第二三相整流桥的脉冲序列，此夕卜，上述第一及第二三相整流桥各自的控制部分采用同一电压(同一直流电压与同一参考电压)闭环的输出，各自的电流闭环控制结构简单，运算速度快，因而两级交错的整流器功率电路具有优良的均流特性，在功率电路参数不一致的情况下，可以获得满意的均流效果，从而支持更高的输出功率等级，同时由于无需检测网侧电压，有利于简化电路设计、降低成本和提闻可罪性。
图1显示为本发明的三相可控整流器的控制系统应用在三相可控整流器中的方块不意图。
元件标号说明
I la、I lb、I Ic三相交流源
13第一功率电路
131a、131b、131c 第一电流互感器
133a、133b、133c 第一电感
135第一三相整流桥
137第一电容
15第二功率电路
151a、151b、151c第二电流互感器
153a、153b、153c第二电感
155第二三相整流桥
157第二电容
17测压电路
171电阻组
1711第一电阻
173第二电阻
21电压闭环模块
211参考电压源
213减法单元
215误差滤波放大单元
23第一电流闭环模块
231第一锯齿波发生单元
233第一同步信号发生单元
235第一乘法单元
237a、237b、237c第一比较单元
239a、239b、239c第一控制单元
2391a,2391b,2391c 第一输出端
2393a,2393b,2393c 第二输出端
25第二电流闭环模块
251第二锯齿波发生单元
253第二同步信号发生单元
255第二乘法单元
257a、257b、257c第二比较单元
259a、259b、259c第二控制单元
2591a,2591b,2591c 第三输出端
2593a,2593b,2593c 第四输出端
cl第一正极输出端
c 2第一负极输出端
c3第二正极输出端
c4第二负极输出端
dl极输出端
d2负极输出端
e分接点
ila第一电流值
ilb第二电流值
ilc第三电流值
i2a第四电流值
i2b第五电流值
i2c第六电流值
S11、S12、S21、S22、S31、S32、逆导型开关
S41、S42、S51、S52、S61、S62
SI第一桥臂
Sla第一桥臂的中点
S2第二桥臂
S2b第二桥臂的中点
S3第三桥臂
S3c第三桥臂的中点
S4第四桥臂
S4a第四桥臂的中点
S5第五桥臂
S5b第五桥臂的中点
S6第六桥臂
S6c第六桥臂的中点具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图所示，该三相可控整流器包括其一端共接的三相交流源lla、llb、llc、第一功率电路13、第二功率电路15以及测压电路17。
其中，该第一功率电路13是由三个第一电流互感器131a、131b、131c ;三个第一电感133a、133b、133c ;第一三相整流桥135以及第一电容137所构成。该三个第一电流互感器131a、131b、131c的一端分别连接该三相交流源11a、lib、Ilc的另一端，且用以测量并分别输出第一电流值ila、第二电流值ilb与第三电流值ile ;该三个第一电感133a、133b、133c的一端分别连接该三个第一电流互感器131a、131b、131c的另一端；该第一三相整流桥135具有6个逆导型开关S11、S12、S21、S22、S31与S32，每2个构成一个桥臂，而分别形成第一桥臂S1、第二桥臂S2与第三桥臂S3，且该第一桥臂S1、第二桥臂S2与第三桥臂S3的公共连接端分别构成第一正极输出端cl与第一负极输出端c2,并该第一桥臂S1、第二桥臂S2与第三桥臂S3的中点Sla、S2b、S3c分别与该三个第一电感133a、133b、133c的另一端连接；该第一电容137跨接在该第一正极输出端cl与第一负极输出端c2。在本实施例中,该逆导型开关sil、S12、S21、S22、S31与S32为含反向并联二极管的IGBT或IGCT或IECT。
该第二功率电路15是由三个第二电流互感器151a、151b、151c ;三个第二电感153a、153b、153c ;第二三相整流桥155以及第二电容157所构成。该三个第二电流互感器151a、151b、151c的一端分别连接该三相交流源I la、I lb、I Ic的另一端，且用以测量并分别输出第四电流值i2a、第五电流值i2b与第六电流值i2。；该三个第二电感153a、153b、153c的一端分别连接该三个第二电流互感器151a、151b、151c的另一端；该第一三相整流桥155具有6个逆导型开关S41、S42、S51、S52、S61与S62，每2个构成一个桥臂，而分别形成第四桥臂S4、第五桥臂S5与第六桥臂S6,且该第四桥臂S4、第五桥臂S5与第六桥臂S6的公共连接端分别构成第二正极输出端c3与第二负极输出端c4，并该第四桥臂S4、第五桥臂S5与第六桥臂S6的中点S4a、S5b、S6c分别与该三个第二电感153a、153b、153c的另一端连接，且该第一正极输出端cl与该第二正极输出端c3连接构成正极输出端dl,该第一负极输出端c2与该第二负极输出端c4连接构成负极输出端d2 ;该第二电容157跨接在该第二正极输出端c3与第二负极输出端c4。在本实施例中，该逆导型开关S41、S42、S51、S52、S61与S62为含反向并联二极管的IGBT或IGCT或IECT。
该测压电路17与该第一电容137以及第二电容157并联连接，且该测压电路17包括电阻组171与第二电阻173。该电阻组171的一端连接该正极输出端dl，且包含一个第一电阻或两个及以上个串接的第一电阻，在本实施例中，是以两个第一电阻1711串接组成该电阻组171为例做说明；该第二电阻173的一端连接该电阻组171的另一端，其另一端连接该负极输出端d2，并在该第二电阻173与该电阻组171之间形成一个输出直流电压的分接点e。
本发明的三相可控整流器的控制系统包括电压闭环模块21、第一电流闭环模块23以及第二电流闭环模块25，以下即结合上述三相可控整流器的硬件电路对本发明的三相可控整流器的控制系统的各元件进行详细说明。
该电压闭环模块21是由参考电压源211、减法单元213以及误差滤波放大单元215构成。
该参考电压源211是用以产生参考电压。
该减法单元213分别接收该参考电压源211所产生的参考电压以及该分接点e所输出的直流电压，且用以将该参考电压减去该直流电压，以产生并输出一个电压偏差值。
该误差滤波放大单元215接收该减法单元213所输出的电压偏差值，且用以对该电压偏差值执行滤波放大处理。
该第一电流闭环模块23是由第一锯齿波发生单元231、第一同步信号发生单元233、第一乘法单元235、三个第一比较单元237a、237b、237c以及三个第一控制单元239a、239b、239c 构成。
该第一锯齿波发生单兀231用以产生第一锯齿波信号。
该第一同步信号发生单兀233用以产生与该第一锯齿波信号属于同相位的第一同步信号。
该第一乘法单元235分别接收该误差滤波放大单元215所输出的经滤波放大处理的电压偏差值以及该第一锯齿波发生单元231所产生的第一锯齿波信号，且用以将该经滤波放大处理的电压偏差值与该第一锯齿波信号相乘，而产生并输出第一调幅载波。
该三个第一比较单元237a、237b、237c均接收该第一乘法单元235所输出的第一调幅载波，且分别接收该三个第一电流互感器131a、131b、131c所输出的第一电流值ila、第二电流值ilb与第三电流值I1。，并用以分别比较该第一电流值ila与该第一调幅载波、该第二电流值ilb与该第一调幅载波、以及该第三电流值I1。与该第一调幅载波，以在该第一调幅载波高于该第一电流值ila、或该第一调幅载波高于该第二电流值ilb、或该第一调幅载波高于该第三电流值ilc;时产生高电平，在该第一调幅载波低于该第一电流值ila、或该第一调幅载波低于该第二电流值ilb、或该第一调幅载波低于该第三电流值ilc;时产生低电平，进而分别产生并输出第一脉冲信号、第二脉冲信号与第三脉冲信号。
该三个第一控制单元239a、239b、239c用以分别接收该三个第一比较单元237a、237b、237c所输出的第一脉冲信号、第二脉冲信号与第三脉冲信号以及该第一同步信号发生单元233所产生的第一同步信号，并用以分别依据第一脉冲信号与第一同步信号、第二脉冲信号与第一同步信号、以及第三脉冲信号与第一同步信号，而分别产生供驱动该第一三相整流桥135的第一桥臂SI中的2个逆导型开关Sll与S12、第二桥臂S2中的2个逆导型开关S21与S22、以及第三桥臂S3中的2个逆导型开关S31与S32的PWM驱动信号。
在本实施例中，该三个第一控制单元239a、239b、239c均为具有第一置位端、第一复位端以及互补的第一输出端2391a、2391b、2391c与第二输出端2393a、2393b、2393c的RS触发器，该第一置位端用以接收对应连接的第一比较单元237a、237b或237c所输出的第一脉冲信号，而该第一复位端用以接收该第一同步信号发生单元233所产生的第一同步信号，该第一输出端2391a、2391b、2391c用以输出供驱动该第一桥臂S1、第二桥臂S2或第三桥臂S3上的2个中的其中之一个逆导型开关的第一 PWM驱动信号，该第二输出端2393a、2393b、2393c用以输出供驱动该第一桥臂S1、第二桥臂S2或第三桥臂S3上的2个中的剩下I个逆导型开关的第二 PWM驱动信号，且该第一 PWM驱动信号与该第二 PWM驱动信号为互补信号，当该第一 PWM驱动信号为导通信号时，该第二 PWM驱动信号则为截止信号。在本实施例中，为使图示更为简洁明了，附图1中省略第一输出端2391a、2391b、2391c以及第二输出端2393a、2393b、2393c与各自的逆导型开关的控制端的连接线路，而以文字描述如下，如图1所示，该第一输出端2391a是用以输出供驱动该第一桥臂SI上的其中一个逆导型开关SI I的第一 PWM驱动信号PWMl I,该第二输出端2393a是用以输出供驱动该第一桥臂SI上的另一个逆导型开关S12的第二 PWM驱动信号PWM12，该第一输出端2391b是用以输出供驱动该第二桥臂S2上的其中一个逆导型开关S21的第一 PWM驱动信号PWM21，该第二输出端2393b是用以输出供驱动该第二桥臂S2上的另一个逆导型开关S22的第二 PWM驱动信号PWM22，该第一输出端2391c是用以输出供驱动该第三桥臂S3上的其中一个逆导型开关S31的第一 PWM驱动信号PWM31，该第二输出端2393c是用以输出供驱动该第三桥臂S3上的另一个逆导型开关S32的第二 PWM驱动信号PWM32。
该第二电流闭环模块25是由第二锯齿波发生单元251、第二同步信号发生单元253、第二乘法单元255、三个第二比较单元257a、257b、257c以及三个第二控制单元259a、259b、259c 构成。
该第二锯齿波发生单元251用以产生与该第一锯齿波信号幅值相同且相位错开180°的第二锯齿波信号。
该第二同步信号发生单元253用以产生该第一同步信号幅值相同且相位错开180°的第二同步信号。
该第二乘法单元255分别接收该误差滤波放大单元215所输出的经滤波放大处理的电压偏差值以及该第二锯齿波发生单元251所产生的第二锯齿波信号，且用以将该经滤波放大处理的电压偏差值与该第二锯齿波信号相乘，而产生并输出第二调幅载波。
该三个第二比较单元257a、257b、257c均接收该第二乘法单元255所输出的第二调幅载波，且分别接收该三个第二电流互感器151a、151b、151c所输出的第四电流值i2a、第五电流值i2b与第六电流值i2。，并用以分别比较该第四电流值i2a与该第二调幅载波、该第五电流值i2b与该第二调幅载波、以及该第六电流值i2。与该第二调幅载波，以在该第二调幅载波高于该第四电流值i2a、或该第二调幅载波高于第五电流值i2b、或该第二调幅载波高于第六电流值i2。时产生高电平，在第二调幅载波低于第四电流值i2a、或该第二调幅载波低于该第五电流值i2b、或该第二调幅载波低于该第六电流值i2。时产生低电平，进而分别产生并输出第四脉冲信号、第五脉冲信号与第六脉冲信号。
该三个第二控制单元259a、259b、259c用以分别接收该三个第二比较单元257a、257b、257c所输出的第四脉冲信号、第五脉冲信号与第六脉冲信号以及该第二同步信号发生单元253所产生的第二同步信号，并用以分别依据第四脉冲信号与第二同步信号、第五脉冲信号与第二同步信号、以及第六脉冲信号与第二同步信号，而分别产生供驱动该第二三相整流桥155的第四桥臂S4中的2个逆导型开关S41与S42、第五桥臂S5中的2个逆导型开关S51与S52、以及第六桥臂S6中的2个逆导型开关S61与S62的PWM驱动信号。
在本实施例中，该三个第二控制单元259a、259b、259c均为具有第二置位端、第二复位端以及互补的第三输出端2591a、2591b、2591c与第四输出端2593a、2593b、2593c的RS触发器，该第二置位端用以接收对应连接的第二比较单元257a、257b、257c所输出的第一脉冲信号，而该第二复位端用以接收该第二同步信号发生单元253所产生的第二同步信号,该第三输出端2591a、2591b、2591c用以输出供驱动该第四桥臂S4、第五桥臂S5或第六桥臂S6上的2个中的其中之一个逆导型开关的第三PWM驱动信号，该第四输出端2593a、2593b、2593c用以输出供驱动该第四桥臂S4、第五桥臂S5或第六桥臂S6上的2个中的剩下I个逆导型开关的第四PWM驱动信号，且该第三PWM驱动信号与该第四PWM驱动信号为互补信号，当该第三PWM驱动信号为导通信号时，该第四PWM驱动信号则为截止信号。在本实施例中，为使图示更为简洁明了，附图1中省略第三输出端2591a、2591b、2591c以及第四输出端2593a、2593b、2593c与各自的逆导型开关的控制端的连接线路，而以文字描述如下，如图1所示，该第三输出端2591a是用以输出供驱动该第四桥臂S4上的其中一个逆导型开关S41的第三PWM驱动信号PWM41，该第四输出端2593a是用以输出供驱动该第四桥臂S4上的另一个逆导型开关S42的第四PWM驱动信号PWM42，该第三输出端2591b是用以输出供驱动该第五桥臂S5上的其中一个逆导型开关S51的第三PWM驱动信号PWM51，该第四输出端2593b是用以输出供驱动该第五桥臂S5上的另一个逆导型开关S52的第四PWM驱动信号PWM52，该第三输出端2591c是用以输出供驱动该第六桥臂S6上的其中一个逆导型开关S61的第三P丽驱动信号PWM61，该第四输出端2593c是用以输出供驱动该第六桥臂S6上的另一个逆导型开关S62的第四PWM驱动信号PWM62。
上述第一电流闭环模块23中的第一锯齿波信号和第二电流闭环模块25中的第二锯齿波信号错开180°，第一同步信号与第二同步信号错开180°，使得分别驱动第一三相整流桥135的PWM驱动信号与第二三相整流桥155的PWM驱动信号对应地错开180°，进而形成交错驱动；而且第一电流闭环模块23与第二电流闭环模块25共用同一电压闭环模块21的输出(经该误差滤波放大单元215滤波放大处理的电压偏差值)，因而可以获得优良的均流性能，提闻了功率等级。
综上所述，本发明的三相可控整流器的控制系统主要是建立在由交错结构的第一功率电路与第二功率电路、以及与第一及第二功率电路的输出端并联的测压电路构成的三相可控整流器电路中，该三相可控整流器电路通过高频PWM调制原理，来实现三相两级交错AC-DC变换，本发明的三相可控整流器的控制系统通过采集上述三相可控整流器电路中测量得到的交流侧电流和所输出的直流电压以及一系列的数值计算和逻辑处理，分别产生两组六路驱动脉冲，而对应驱动第一三相整流桥与第二三相整流桥，使得两级交错的三相可控整流器工作在网侧单位功率因数下，消除谐波电流对电网的污染，具有快速相应能力，同时由于无需检测交流侧电压，有利于简化电路设计、降低成本和提高可靠性，此外，由于本发明的三相可控整流器的控制系统中的第一与二锯齿波信号、第一与第二同步信号的相位均错开180°，使得最终产生的第一三相整流桥的PWM驱动信号与第二三相整流桥的PWM驱动信号在相位上交错180°，因而形成交错驱动，且第一与第二电流闭环模块共用同一电压闭环模块的输出，因而可以获得优良的均流性能，提高了功率等级。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，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发明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，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种三相可控整流器的控制系统，其中，所述三相可控整流器包括其一端共接的三相交流源、第一功率电路、第二功率电路以及测压电路； 其中，所述第一功率电路包括: 三个第一电流互感器，其一端分别连接所述三相交流源的另一端，且用以测量并分别输出第一电流值、第二电流值与第三电流值； 三个第一电感，其一端分别连接所述三个第一电流互感器的另一端； 第一三相整流桥，具有6个逆导型开关，每2个构成一个桥臂，而分别形成第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂，且所述第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂的公共连接端分别构成第一正极输出端与第一负极输出端，并所述第一桥臂、第二桥臂与第三桥臂的中点分别与所述三个第一电感的另一端连接；以及 第一电容，跨接在所述第一正极输出端与第一负极输出端； 且，所述第二功率电路包括: 三个第二电流互感器，其一端分别连接所述三相交流源的另一端，且用以测量并分别输出第四电流值、第五电流值与第六电流值； 三个第二电感，其一端连接所述三个第二电流互感器的另一端； 第二三相整流桥，具有6个逆导型开关，每2个构成一个桥臂，而分别形成第四桥臂、第五桥臂与第六桥臂，且所述第四桥臂、第五桥臂与第六桥臂的公共连接端分别构成第二正极输出端与第二负极输出端，并所述第四桥臂、第五桥臂与第六桥臂的中点分别与所述三个第二电感的另一端连接，且所述第一正极输出端与所述第二正极输出端连接构成正极输出端，所述第一负极输出端与所述第二负极输出端连接构成负极输出端；以及 第二电容，跨接在所述第二正极输出端与第二负极输出端，并与所述第一电容并联连接; 所述测压电路与所述第一电容以及第二电容并联连接，且包括: 电阻组，其一端连接所述正极输出端，且包含一个第一电阻或两个及以上个串接的第一电阻；以及 第二电阻，其一端连接所述电阻组的另一端，其另一端连接所述负极输出端，并在所述第二电阻与所述电阻组之间形成一个输出直流电压的分接点； 其特征在于，所述三相可控整流器的控制系统包括: 电压闭环模块、第一电流闭环模块以及第二电流闭环模块； 其中，所述电压闭环模块包括: 参考电压源，用以产生参考电压； 减法单元，分别接收所述参考电压源所产生的参考电压以及所述分接点所输出的直流电压，且用以将所述参考电压减去所述直流电压，以产生并输出一个电压偏差值；以及误差滤波放大单元，接收所述减法单元所输出的电压偏差值，且用以对所述电压偏差值执行滤波放大处理； 且，所述第一电流闭环模块包括: 第一锯齿波发生单元，用以产生第一锯齿波信号； 第一同步信号发生单元，用以产生与第一锯齿波信号属于同相位的第一同步信号； 第一乘法单元，分别接收所述误差滤波放大单元所输出的经滤波放大处理的电压偏差值以及所述第一锯齿波发生单元所产生的第一锯齿波信号，且用以将所述经滤波放大处理的电压偏差值与所述第一锯齿波信号相乘，而产生并输出第一调幅载波； 三个第一比较单元，均接收所述第一乘法单元所输出的第一调幅载波，且分别接收所述三个第一电流互感器所输出的第一电流值、第二电流值与第三电流值，并用以分别比较所述第一电流值与所述第一调幅载波、所述第二电流值与所述第一调幅载波、以及所述第三电流值与所述第一调幅载波，以在第一调幅载波高于第一电流值、或第一调幅载波高于第二电流值、或第一调幅载波高于第三电流值时产生高电平，在第一调幅载波低于第一电流值、或第一调幅载波低于第二电流值、或第一调幅载波低于第三电流值时产生低电平，进而分别产生并输出第一脉冲信号、第二脉冲信号与第三脉冲信号；以及 三个第一控制单元，用以分别接收所述三个第一比较单元所输出的第一脉冲信号、第二脉冲信号与第三脉冲信号以及所述第一同步信号发生单元所产生的第一同步信号，并用以分别依据第一脉冲信号与第一同步信号、第二脉冲信号与第一同步信号、以及第三脉冲信号与第一同步信号而 分别产生供驱动所述第一三相整流桥的第一桥臂中的2个逆导型开关、第二桥臂中的2个逆导型开关与第三桥臂中的2个逆导型开关的PWM驱动信号；所述第二电流闭环模块包括: 第二锯齿波发生单元，用以产生与第一锯齿波信号幅值相同且相位错开180°的第二锯齿波信号； 第二同步信号发生单元，用以产生第一同步信号幅值相同且相位错开180°的第二同步信号； 第二乘法单元，分别接收所述误差滤波放大单元所输出的经滤波放大处理的电压偏差值以及所述第二锯齿波发生单元所产生的第二锯齿波信号，且用以将所述经滤波放大处理的电压偏差值与所述第二锯齿波信号相乘，而产生并输出第二调幅载波； 三个第二比较单元，均接收所述第二乘法单元所输出的第二调幅载波，且分别接收所述三个第二电流互感器所输出的第四电流值、第五电流值与第六电流值，并用以分别比较所述第四电流值与所述第二调幅载波、所述第五电流值与所述第二调幅载波、以及所述第六电流值与所述第二调幅载波，以在第二调幅载波高于第四电流值、或第二调幅载波高于第五电流值、或第二调幅载波高于第六电流值时产生高电平，在第二调幅载波低于第四电流值、或第二调幅载波低于第五电流值、或第二调幅载波低于第六电流值时产生低电平，进而分别产生并输出第四脉冲信号、第五脉冲信号与第六脉冲信号；以及 三个第二控制单元，用以分别接收所述三个第二比较单元所输出的第四脉冲信号、第五脉冲信号与第六脉冲信号以及所述第二同步信号发生单元所产生的第二同步信号，并用以分别依据第四脉冲信号与第二同步信号、第五脉冲信号与第二同步信号、以及第六脉冲信号与第二同步信号而分别产生供驱动所述第二三相整流桥的第四桥臂中的2个逆导型开关、第五桥臂中的2个逆导型开关与第六桥臂中的2个逆导型开关的PWM驱动信号。
2.根据权利要求1所述的三相可控整流器的控制系统，其特征在于:所述逆导型开关为含反向并联二极管的IGBT或IGCT或IECT。
3.根据权利要求1所述的三相可控整流器的控制系统，其特征在于:所述三个第一控制单元均为具有第一置位端、第一复位端以及互补的第一输出端与第二输出端的RS触发器，所述第一置位端用以接收对应连接的第一比较单元所输出的第一脉冲信号，而所述第一复位端用以接收所述第一同步信号发生单元所产生的第一同步信号，且所述第一输出端用以输出供驱动所述第一桥臂、第二桥臂或第三桥臂上的2个中的其中之一个逆导型开关的第一 PWM驱动信号，所述第二输出端用以输出供驱动所述第一桥臂、第二桥臂或第三桥臂上的2个中的剩下I个逆导型开关的第二 PWM驱动信号。
4.根据权利要求3所述的三相可控整流器的控制系统，其特征在于:所述第一PWM驱动信号与所述第二 PWM驱动信号为互补信号。
5.根据权利要求1所述的三相可控整流器的控制系统，其特征在于:所述三个第二控制单元均为具有第二置位端、第二复位端以及互补的第三输出端与第四输出端的RS触发器，所述第二置位端用以接收对应连接的第二比较单元所输出的第二脉冲信号，而所述第二复位端用以接收所述第二同步信号发生单元所产生的第二同步信号，且所述第三输出端用以输出供驱动所述第四桥臂、第五桥臂或第六桥臂上的2个中的其中之一个逆导型开关的第三PWM驱动信号，所述第四输出端用以输出供驱动所述第四桥臂、第五桥臂或第六桥臂上的2个中的剩下I个逆导型开关的第四PWM驱动信号。
6.根据权利要求5所述的三相可控整流器的控制系统，其特征在于:所述第三PWM驱动信号与所述第四PWM驱动信号 为互补信号。
全文摘要
本发明提供一种三相可控整流器的控制系统，建立在由交错结构的第一与第二功率电路、以及与第一及第二功率电路的输出端并联的测压电路构成的三相可控整流器电路中，采用上述三相可控整流器电路中测量得到的直流电压，产生随直流电压波动的调幅载波，再将由上述电路中测量得到的交流侧电流与调幅载波相比较，产生可以通过RS触发器形成驱动第一及第二三相整流桥的脉冲序列，上述第一及第二三相整流桥各自的控制部分采用同一电压闭环模块的输出，各自的电流闭环模块控制结构简单，运算速度快，因而两级交错的功率电路具有优良的均流特性，从而支持更高的输出功率等级，由于无需检测交流侧电压，有利于简化电路设计、降低成本和提高可靠性。
文档编号H02M7/219GK103187890SQ201110445628
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者杨进宝, 朱俊, 丁国萍, 朱元庆, 刘明霖 申请人:上海儒竞电子科技有限公司