一种改善维也纳整流器中点电压不平衡的整流电路及方法_2

文档序号:9790394阅读:来源:国知局
中点电位自动调节,补偿不平衡的中点电压,实现中点电位的平衡。
[0018]本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
[0019]本发明通过改变输出电容的结构,使得中点电压可以连续自动随着工作环境而改变,解决了电容电压不均衡的问题。单片机控制模块接收电压传感器和电流传感器的信号,从而选择开关管的开通关断的时刻,也就选择了电容接入电路的时刻,从而改变接入电路的电容量。当负载变化时,只需改变驱动信号上升沿到来的时间就可以将功率因数调节到所需要求,解决了现有技术移植性差的问题。加上三电平结构本身的降低开关管耐压的优点,使得此电路结构可以在大功率的应用场合广泛使用。
【附图说明】
[0020]图1为本发明所述基于改善维也纳整流器中点电压不平衡的整流电路的结构示意图。
[0021]图2为图1所述整流电路的辅助电源模块的电路图。
[0022]图3为图1所述整流电路的驱动模块的电路图。
[0023]图4为图3所述驱动模块的驱动隔离电路的电路图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
[0025]图1给出了本发明示例的一种改善维也纳整流器中点电压不平衡问题的电路总体结构图,其中包括主电路,辅助电源模块,单片机控制模块(可采用常用的单片机),驱动模块。主电路包括第一?第十开关管Ql?QlO,第一?第二十二级管VDl?VD20,第一?第二电容Cl?C2,第一?第五电感LI?L5,负载,第一?第五电压传感器,第一电流传感器,第二电流传感器。三相交流电源、第三?第五滤波电感、三相不控整流桥(VD15?VD20)、三相维也纳桥臂、第一和第二 LC可控电路、负载顺次连接;三相电的火线端接第三滤波电感的一端,第三?第五电感的另一端分别接第一整流桥的三个输入端,三相维也纳整流桥臂的输入端接在第一整流桥的输出端;第一?第十二极管分别与第一?第十开关管反并联;第一开关管的漏极与第一整流桥的a相输入端相连,第一开关管的源极接第二开关管的源极,第二开关管的漏极与输出中点电位O相连,第三开关管的漏极与第一整流桥的b相输入端相连,第三开关管的源极接第四开关管的源极,第四开关管的漏极与输出中点电位O相连,第五开关管的漏极与第一整流桥的c相输入端相连,第五开关管的源极接第六开关管的源极,第六开关管的漏极与输出中点电位O相连;第一 LC可控电路包括第七开关管、第八开关管、第七二极管、第八二极管、第十一二极管、第十二二极管、第一电容、第一电感,第七二极管反并联在第七开关管上,第八二极管反并联在第八开关管上,第七开关管的漏极分别接第十一二极管的正极和第一电感的一端,第一电感的另一端接输出电压高电位,第七开关管的源极分别接第十二二极管的正极和第一电容的负极,第一电容的正极分别接第i^一二极管的负极和第八开关管的漏极,第八开关管的源极分别接第十二二极管的负极和输出中点电位O;第二 LC可控电路包括第九开关管、第十开关管、第九二极管、第十二极管、第十三二极管、第十四二极管、第二电容、第二电感,第九二极管反并联在第九开关管上,第十二极管反并联在第十开关管上,第九开关管的漏极分别接第十三二极管的正极和第二电感的一端,第二电感的另一端接输出中点O,第九开关管的源极分别接第十四二极管的正极和第二电容的负极,第二电容的正极分别接第十三二极管的负极和第十开关管的漏极,第十开关管的源极分别接第十四二极管的负极和输出电压的低电位。第一电压传感器的输入和三相电的a相并联,第一电压传感器的输出接单片机控制模块的相电压UaN采样输入端,第二电压传感器的输入和三相电的b相并联,第二电压传感器的输出接单片机控制模块的相电压UbN采样输入端,第三电压传感器的输入和第一 LC可控电路的两端相并联,第三电压传感器的输出接单片机控制模块的中点电位Un I采样输入端,第四电压传感器的输入和第二 LC可控电路的两端相并联,第四电压传感器的输出接单片机控制模块的中点电位Un2采样输入端,第五电压传感器的输入和负载两端相并联,第五电压传感器的输出接单片机控制模块的输出电压U d c米样输入端;第一电流传感器的输入和三相电的a相输出串联,第一电流传感器的输出接单片机控制模块的相电流Ia采样输入端,第二电流传感器的输入和三相电的c相输出串联,第二电流传感器的输出接单片机控制模块的相电流Ic采样输入端。负载串连在主电路中,一端接整流电路输出的阳极,一端接整流电路输出的阴极。辅助电源模块将220V的交流电压转化为15V和5V的直流电压输出,作为单片机控制模块和驱动模块的辅助电源。单片机控制模块输出驱动信号给驱动模块。驱动模块将通过调节十个开关管的导通时刻,从而调节各个电容接入电路的时间,从而调节中点电位的平衡以及输出的功率因数。
[0026]图2给出了改善维也纳整流器中点电压不平衡问题电路的辅助电源模块的电路图,辅助电源模块包括整流桥Bridge,第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5,第一电阻R1、第二电阻R2。用于输出15V直流电压的第一稳压芯片TL783和用于输出5V直流电压的第二稳压芯片7805。整流桥Bridge上下两端分别接输入电源Vac的AC+与AC-两端,两端分别与第三电容的两端相接。第三电容的正极端接第一稳压芯片的Vinl端,第一稳压芯片的输出端Voutl接第二稳压芯片的输入端Vin2,第二稳压芯片的输出端Vout2与单片机模块和驱动模块的输入端Vcc连接。第一稳压芯片的接地端与第二电阻一端相接,第二电阻的另一端接地。第一电阻的一端与第二电阻的一端连接,另一端接第一稳压芯片的输出端。第四电容的正极接第二稳压芯片的输入端,另一端接地。第五电容的正极端接第二稳压芯片的输出端,另一端接地。整流桥将220V的交流电压整流成直流电压,第一电阻和第二电阻的阻值调节TL783输出电压的大小,第四电容为第一稳压芯片TL783的输出滤波电容和第二稳压芯片7805的输入滤波电容,第五电容为第二稳压芯片的输出滤波电容,稳压芯片TL783和7805分别输出15V和5V的直流电压,作为系统内部各控制电路的电源。
[0027]图3给出了驱动模块的电路图,驱动模块包括第三电阻R3、第六电容C6、第一与门Ul以及第一驱动隔离电路。单片机控制模块输出的驱动信号分别连接第三电阻的一端和第一与门。第三电阻的另一端接第一与门的一端和第六电容的一端,第六电容的另一端接地;第一与门的输出接第一驱动隔呙电路。
[0028]图4给出了驱动模块中驱动隔离电路的电路图,驱动隔离电路包括第一三极管VTl、第二三极管VT2、第七电容C7、第一变压器Tl、第四电阻R4;第一三极管的基极和第二三极管的基极相连后连接第一与门的输出;第一三极管的发射极和第二三极管的发射极相连后与第七电容的一端相连,第一三极管的集电极接辅助电源模块中第一稳压芯片的输出,第二三极管的集电极与第一变压器的一个输入端相连后接地,第七电容的另一端接第一变压器的另一输入端;第一变压器的一个输出端与第四电阻的一端相连,另一端接主电路所驱动的开关管的源极,第四电阻的另一端接主电路所驱动开关管的门极。当驱动信号的高电平到来时,第一三极管导通,由于第一变压器的作用,驱动信号I输出高电平,驱动开关管导通;当驱动信号为低电平时,第二三极管导通,第一变压器输入为低电平,驱动信号I输出低电平,驱动开关管关断。
[0029]上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,
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