具有功率因数校正功能的三相ac-dc非接触供电系统的制作方法_2

文档序号:10249355阅读:来源:国知局
滤波电感Lah、 滤波电感Lbh、滤波电感Lch和滤波电容Cah、滤波电容Cbh、滤波电容CcH,斩波电路包括桥式连 接的开关管Sai~Sa4、桥式连接的开关管Sbi~Sb4、桥式连接的开关管Sci~就4,原边线圈包括Lap、 LbP、LcP,副边线圈包括1^45、1^65、以5,二倍压整流电路包括桥式连接的二极管01~化和电容(:1~ C2、桥式连接的二极管化~04和电容C3~C4、桥式连接的二极管化~06和电容C5~C6。
[0024] 交流电源UA1与桥式连接的整流二极管Da5~Da8相连接,滤波电感Lah与整流二极管 Da5~Da8串联连接,二极管Da5~Da8整流得到脉动的直流电;滤波电容CaH与整流二极管Da5~Da8并 联连接,滤波电感Lah与桥式连接的开关管Sai~SA4相连接,开关管Sai~Sa渐波得到高频交流 电;开关管Sai~Sa4与原边线圈Lap相连接,原边线圈Lap与副边线圈Las通过磁感应相连接,电 能通过原边线圈Lap转变为磁场能量,磁场能量传输给副边线圈Las;副边线圈Las与桥式连接 的二极管Dl~和电容Cl~C細连接。交流电源加1、UC1回路与UA1回路的工作原理完全相同。交 流电源加1与桥式连接的整流二极管Db5~Db細连接,滤波电感Lbh与整流二极管Db5~Db8串联连 接,滤波电容Cbh与整流二极管化5~化8并联连接,滤波电感Lbh与桥式连接的开关管Sbi~Sb4相 连接,开关管Sbi~Sb4与原边线圈Lbp相连接,原边线圈Lbp与副边线圈Lbs通过磁感应相连接, 副边线圈Lbs与桥式连接的二极管〇3~〇4和电容C3~C4相连接;所述交流电源UC1与桥式连接的 整流二极管化5~化8相连接,滤波电感LcH与整流二极管化5~化8串联连接,滤波电容CCH与整流 二极管Dc5~Dc8并联连接,滤波电感Lch与桥式连接的开关管Sci~SC4相连接,开关管Sci~SC4与原 边线圈Up相连接,原边线圈Up与副边线圈Us通过磁感应相连接,副边线圈Us与桥式连接的 二极管〇5~〇6和电容C5~C細连接;原边线圈Lap上并联有补偿电容Cap,副边线圈Las上并联有 补偿电容Cas。
[0025] Ξ路二倍压整流电路并联后输出与输出电感Lo相串联连接,输出电感Lo与输出电 容Co相连,由输出电感Lo与输出电容Co滤波后得到稳定的直流电,该直流电驱动负载Ro。Ξ 路二倍压整流电路并联与负载Ro连接,可W显著减小负载Ro的电流的纹波系数。
[0026] 交流电源UA1、加 i、uci采用S路单相交流市电电源,供电电压为交流220V,50Hz(中 国为50Hz,有些国家为60Hz),交流电源UA1、加 i、uci的电压相位相差分别为0°、120°、240°。交 流电源UA1、UB1、UC1的电压与电流波形示意图如图2所示。
[0027] 滤波电容Cah、Cbh、CcH上分别串联有谐波二极管Dah、Dch、Dvh,谐波二极管Dah、Dch、Dvh 上并联有谐波开关管5411、5611、5〇1,谐波开关管5411、5611、5甜均与驱动电路4相连接。谐波二极管 Dah、Dch、Dvh和谐波开关管Sah、Sbh、Sch与滤波电容Cah、Cbh、Cch分别串联构成开关电容电路,用 于开关滤波电容〔4(1、〔611、〔甜。调节谐波开关管5411、5611、5甜的占空比,对50化;相电源做有源 功率因数校正。使电源侧的电流波形接近于正弦波。谐波开关管Sah、Sbh、Sch的斩波频率为 1曲z。
[002引在输出负载Ro固定且开关管Sai~Sa4、Sbi~Sb4、Sci~Sc4的占空比固定,且开关管Sah、 Sbh、Sch关闭的条件下,输出电流的值仍具有脉动成分,该成分主要是由于Ξ相交流电源UA1、 UB1、UC1分别整流后叠加输出产生的脉动成分造成的。由图1可知,副边线圈Las与其并联的补 偿电容Cas相当于电流源(另外两路W此类推),电流源与Ξ个独立的二倍压整流电路分别构 成电流型充电累电路,其充电累频率分别与开关管Sai~Sa4、Sbi~Sb4、Sci~Sc4的频率相同,且根 据开关管的斩波方式在一个充电累周期内分时或同时向电感Lo、电容Co、负载Ro供电。
[0029] 由于电路中的电流谐波成分复杂,采样电流叠加分析比较复杂,而采用整流后的 Ξ相电压1142(〇、11624)、化24)叠加信号判断电源电压叠加脉动比较容易,所^整流电流采 样滤波检测装置2将该电源电压叠加信号代替电源电流叠加信号反馈给控制装置3。
[0030] ;组单相电源电压UA1、加1、UC1经整流后,分别通过全桥整流得到整流电压UA2(t)、 UB2(t)、UC2(t),其叠加电压UA2(t)+ UB2(t)+ UC2(t),如图3所示。通过理论分析可知该叠加 电压的脉动成分仅有6次、12、18及六次W上倍数的谐波。该相叠加电压有脉动纹波,运些纹 波的波动趋势可W预见,本实用新型通过供电电压过零检测装置6得到关键相位点,用运些 关键相位点预测到其它采样点的相位和电压波动趋势,用W控制开关管Sai~Sa4、Sbi~Sb4、Sci ~Sc4的占空比,调节电路的瞬时功率消耗。运种先检测电压UA2 ( t ) + UB2 ( t) + UC2 ( t )相位,再 通过自适应方法巧制开关管Sai~Sa4、Sbi~Sb4、Sci~Sc4的占至比的方法为先验巧制算法。供电 电电压过零检测装置6的原理图如图4所示。
[0031 ] Ξ相整流电路叠加电压UA2(t)、UB2(t)、UC2(t)的计算表如表1所示。设UA2、UB2、UC2为 峰值时的幅值系数为1。当检测到电压UA1的值过零点时(包含由正转负和由负转正的过零 点),可W判断其整流后的电压UA2的相位角为化ad,w此点为参照点得到参照Ξ相叠加电压 UA2+UB2+UC2的幅值系数为1.73209,设计算点每次步进为0 . Irad。当电压UA2的相位角为 0.1 ra加寸,依据计算表即可判断此时的幅值系数为1.82328,W后每增加0.1 ra加寸查表得到 一个幅值系数。当电压UA2的相位角超过Irad且尚未达到1. Irad时,电压UB1的值过零点,可 W判断其整流后的电压UA2的相位角为化ad,W此点为参照点又得到参照S相叠加电压UA2+ UB2+UC2的幅值系数为1.73209,当电压UB2的相位角为0.1 rad时,依据计算表即可判断此时的 幅值系数为1.82328,W后每增加0.1 ra加寸查表得到一个幅值系数。当电压UB2的相位角超过 Irad且尚未达到1. Irad时,电压UC1的值过零点,可W判断其整流后的电压UC2的相位角为 Orad,又W此点为参照点依次得到Orad~0.化ad的10个幅值系数K。当电压UC2的相位角超过 Irad且尚未达到1. Ira加寸,电压UA1的值再一次过零点,此后重复W上步骤。根据需要可W进 一步细化步进的相位角,W实现更精确的检测与控制。
[0032] 表1 Ξ相叠加电压计算表
[0033]

[0034] 非接触供电电路等效控制模型如图5所示。交流电源UAi(t)回路经二极管Da5~Da8整 流后得到脉动的直流电压UA2(t),相当于该电压取绝对值(图5中用I · I表示),经开关管Sai ~Sa4斩波得到高频交流电压UAP(t),斩波功能用XA(t)表示,对于斩波功能的调节采用斜箭头 表示。Μα表示非接触变压器原边线圈Lap与副边线圈Las的禪合系数。副边线圈Las的电压被整 流之后得到稳定的直流电压UAS(t)。交流电源化1、化1回路与UA1回路的工作原理完全相同。S 路单相斩波电路对应的开关管的斩波时间完全相同(比如开关管Sai、Sbi、Sci的斩波时间相 同)。将Ξ路电流1。1、1。2、1。3叠加并整流滤波得到1〇。图5中(1(〇表示电路预期的设
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