一种基于模数综合控制的可控整流器的制造方法
【专利摘要】一种基于模数综合控制的可控整流器，其技术要点是：包括主电路和控制电路，所述主电路由依次连接的三相交流电源、滤波电感、功率开关电路及直流侧滤波电容构成，所述控制电路包括控制芯片、三角波载波电路、隔离驱动电路、信号检测电路及比较电路，信号检测电路包括交流电压电流检测电路和直流电压电流检测电路，控制芯片通过交流电压电流检测电路经电压传感器连接三相交流电源，控制芯片通过直流电压电流检测电路连接直流侧滤波电容，控制芯片依次通过正弦波电路、比较电路、隔离驱动电路连接功率开关电路，比较电路连接三角波载波电路。本实用新型可提高交流侧输出电流的正弦波精度，其功率因数可调，减小输入电网的谐波含量，改善了电能质量。
【专利说明】
一种基于模数综合控制的可控整流器
技术领域
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[0001]本实用新型涉及一种基于模数综合控制的三相PWM整流装置，具体涉及一种基于模数综合控制的可控整流器。
【背景技术】
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[0002]随着电力电子技术的发展，功率半导体开关器件技术不断的进步，促进了电力电子变流技术的迅速发展，出现了各类电力电子装置，如变频器、逆变电源、高频开关电源，这些装置已在各领域得到了广泛的应用。但是这些装置大部分都需要整流环节，以获得直流电压。由于常规整流环节采用二极管不控整流电路或晶闸管相控整流电路，在不控整流侧，输入电流是非正弦的，因而对电网注入了大量谐波及无功功率。晶闸管相控整流电路在利用电网换流过程中，会引起电网电压波形发生畸变而产生大量的谐波，会对公用电网造成非常严重的影响，谐波也会加大电网的附加输电损耗，降低了发电、输电设备的利用率，增加了输电电缆周围介质的电场强度，缩短了电缆的使用寿命，用电设备也会因此受到影响，而且谐波会造成电网局部的并联或串联谐振，作为一种激励会产生谐波放大效应，造成严重的电网“污染”。而且由于器件结构的单向性，能量只能从整流侧到逆变侧传递，使系统不能在再生状态下运行，其动态性能受到限制。
[0003]为了克服不可控和相控整流的缺点，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波。这种整流器称为PWM整流器。这种PffM整流器除了具有输入电流正弦化、功率因数可控、电能双向传输、直流母线电压可调和抗负载扰动能力强等优点外，还可以有效地抑制电网谐波和进行电网的无功补偿，弥补了二极管整流的不足，越来越受到广泛的重视。所以将通用变频器中的整流器用PWM整流器代替，是现代整流技术的必然趋势。
[0004]PffM可控整流系统有多种控制策略，如采用基于幅相控制的SPffM控制策略，虽然其控制方法简单，但其网侧电流的动态响应慢，电压利用率低，且对系统的参数变换灵敏;采用矢量控制的方法也不少，但是在SVPffM的算法中，由于要先将采样得到的三相电压进行坐标变换，再计算其扇区及角度，进而计算矢量作用时间，计算过程非常复杂。因此设计一种功能全面、高输入功率因数、控制策略简单、计算量小、有灵活可靠的调压能力的PWM整流器非常必要。
【发明内容】
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[0005]本实用新型为解决上述不足，提供了一种基于模数综合控制的可控整流器，其可提高交流侧输出电流的正弦波精度，功率因数可调，减小了输入电网的谐波含量，改善了电能质量。
[0006]本实用新型的基于模数综合控制的可控整流器，为实现上述目的所采用的技术方案在于:包括主电路和控制电路，所述主电路由依次连接的三相交流电源、滤波电感、功率开关电路及直流侧滤波电容构成，所述控制电路包括控制芯片、三角波载波电路、隔离驱动电路、信号检测电路及比较电路，所述信号检测电路包括交流电压电流检测电路和直流电压电流检测电路，控制芯片通过交流电压电流检测电路经电压传感器连接三相交流电源，控制芯片通过直流电压电流检测电路连接直流侧滤波电容，控制芯片依次通过正弦波电路、比较电路、隔离驱动电路连接功率开关电路，所述比较电路连接三角波载波电路。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述信号检测电路通过信号调理电路连接控制芯片，以提高信号传递的准确性。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述滤波电感的后方通过功率测量电路连接交流电压电流检测电路，通过功率测量电路可以实时监测不同性质负载下的功率因数，以便人工调节相应参数来控制所需的功率因数。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述控制芯片分别连接有输入键盘和显示电路，以便进行数据录入和信息显示。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述控制芯片为DPS控制器，其控制精确、反应灵敏。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型通过DSP控制器发出正弦波调制波，调制波频率与交流电源频率一致，幅值和相位可调;通过外部模拟集成芯片发出频率可变、幅值固定的三角波载波信号，并将得到的调制信号和载波信号进行精确地调制从而得到SPffM驱动信号。本实用新型将数字模拟控制相结合，简化了数字化控制下的计算载波和调制波交点产生功率器件PffM驱动信号的不精确算法，避免了传统控制算法所带来的复杂的运算，同时又具备模拟电路快速性的优点，实现了模数综合控制，使其输入电流非常接近正弦波，保证交流电源侧输出电流的正弦性，实现功率因数可调，具有良好的动态控制响应，计算量较小。
【附图说明】
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[0012]图1为本实用新型的电路结构原理框图；
[0013]图2为本实用新型中SPffM模块原理框图；
[0014]图3为本实用新型模数综合控制原理图。
【具体实施方式】
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[0015]参照图1，该基于模数综合控制的可控整流器，包括主电路和控制电路，所述主电路由依次连接的三相交流电源1、滤波电感2、功率开关电路3及直流侧滤波电容4构成，所述控制电路包括控制芯片5、三角波载波电路6、隔离驱动电路7、信号检测电路及比较电路8，所述信号检测电路包括交流电压电流检测电路9和直流电压电流检测电路10，控制芯片5通过交流电压电流检测电路9经电压传感器16连接三相交流电源I，控制芯片5通过直流电压电流检测电路1连接直流侧滤波电容4，控制芯片5依次通过正弦波电路11、比较电路8、隔离驱动电路7连接功率开关电路3，所述比较电路8连接三角波载波电路6。
[0016]所述信号检测电路通过信号调理电路12连接控制芯片5。所述滤波电感2的后方通过功率测量电路13连接交流电压电流检测电路9。所述控制芯片5分别连接有输入键盘14和显示电路15。
[0017]参照图2，由控制芯片5发出正弦波，由三角波载波电路6发生三角波信号，两个信号由比较电路8进行比较后，再由隔离驱动电路7输出驱动功率开关电路3中功率器件导通与关断的驱动信号，每一路驱动一路的上下桥臂的功率器件，三相由同样的三个部分组成，以用于控制PWM整流器中功率开关电路3内开关管的导通与关断。同一桥臂的上下两个功率开关器件总是互补导通和关断的，而同一桥臂的上下开关器件避免直通由硬件电路依据功率器件特点实现死去设定。本实施方式中模数结合的控制方法与常规SPWM控制算法相比，不需要软件计算大量的载波与调制波交点，减少了软件计算所需的内存空间，同时保证了生成的SPffM波形的精度。
[0018]如图3所示，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定开关器件的通断时刻。
[0019]PWM调制波产生的基波原则是将正弦波与三角波比较来确定脉宽，若定义三角波载波为单位幅值，则正弦调制波为upt=mcOS(cot-0)，通过调节调制电压的幅值和网侧电压与调制电压的相位差可以使网侧电压和电流相位发生改变，从而达到调节功率因数的目的。
【主权项】
1.一种基于模数综合控制的可控整流器，其特征在于:包括主电路和控制电路，所述主电路由依次连接的三相交流电源(I)、滤波电感(2)、功率开关电路(3)及直流侧滤波电容(4)构成，所述控制电路包括控制芯片(5)、三角波载波电路(6)、隔离驱动电路(7)、信号检测电路及比较电路(8)，所述信号检测电路包括交流电压电流检测电路(9)和直流电压电流检测电路(10)，控制芯片(5)通过交流电压电流检测电路(9)经电压传感器(16)连接三相交流电源(I)，控制芯片(5)通过直流电压电流检测电路(10)连接直流侧滤波电容(4)，控制芯片(5)依次通过正弦波电路(11)、比较电路(8)、隔离驱动电路(7)连接功率开关电路(3)，所述比较电路(8)连接三角波载波电路(6)。2.如权利要求1所述的一种基于模数综合控制的可控整流器，其特征在于:所述信号检测电路通过信号调理电路(12)连接控制芯片(5)。3.如权利要求1所述的一种基于模数综合控制的可控整流器，其特征在于:所述滤波电感(2)的后端通过功率测量电路(13)连接交流电压电流检测电路(9)。4.如权利要求1所述的一种基于模数综合控制的可控整流器，其特征在于:所述控制芯片(5)分别连接有输入键盘(14)和显示电路(15)。5.如权利要求1所述的一种基于模数综合控制的可控整流器，其特征在于:所述控制芯片(5)为DSP控制器。
【文档编号】H02M1/42GK205509883SQ201620359442
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】康尔良, 谷博文
【申请人】哈尔滨理工大学