一種基于模數綜合控制的可控整流器的制造方法
【專利摘要】一種基于模數綜合控制的可控整流器，其技術要點是：包括主電路和控制電路，所述主電路由依次連接的三相交流電源、濾波電感、功率開關電路及直流側濾波電容構成，所述控制電路包括控制芯片、三角波載波電路、隔離驅動電路、信號檢測電路及比較電路，信號檢測電路包括交流電壓電流檢測電路和直流電壓電流檢測電路，控制芯片通過交流電壓電流檢測電路經電壓傳感器連接三相交流電源，控制芯片通過直流電壓電流檢測電路連接直流側濾波電容，控制芯片依次通過正弦波電路、比較電路、隔離驅動電路連接功率開關電路，比較電路連接三角波載波電路。本實用新型可提高交流側輸出電流的正弦波精度，其功率因數可調，減小輸入電網的諧波含量，改善了電能質量。
【專利說明】
一種基于模數綜合控制的可控整流器
技術領域
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[0001]本實用新型涉及一種基于模數綜合控制的三相PWM整流裝置，具體涉及一種基于模數綜合控制的可控整流器。
【背景技術】
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[0002]隨著電力電子技術的發展，功率半導體開關器件技術不斷的進步，促進了電力電子變流技術的迅速發展，出現了各類電力電子裝置，如變頻器、逆變電源、高頻開關電源，這些裝置已在各領域得到了廣泛的應用。但是這些裝置大部分都需要整流環節，以獲得直流電壓。由于常規整流環節采用二極管不控整流電路或晶閘管相控整流電路，在不控整流側，輸入電流是非正弦的，因而對電網注入了大量諧波及無功功率。晶閘管相控整流電路在利用電網換流過程中，會引起電網電壓波形發生畸變而產生大量的諧波，會對公用電網造成非常嚴重的影響，諧波也會加大電網的附加輸電損耗，降低了發電、輸電設備的利用率，增加了輸電電纜周圍介質的電場強度，縮短了電纜的使用壽命，用電設備也會因此受到影響，而且諧波會造成電網局部的并聯或串聯諧振，作為一種激勵會產生諧波放大效應，造成嚴重的電網“污染”。而且由于器件結構的單向性，能量只能從整流側到逆變側傳遞，使系統不能在再生狀態下運行，其動態性能受到限制。
[0003]為了克服不可控和相控整流的缺點，其中的一種方法就是對整流器本身進行改進，使其盡量不產生諧波。這種整流器稱為PWM整流器。這種PffM整流器除了具有輸入電流正弦化、功率因數可控、電能雙向傳輸、直流母線電壓可調和抗負載擾動能力強等優點外，還可以有效地抑制電網諧波和進行電網的無功補償，彌補了二極管整流的不足，越來越受到廣泛的重視。所以將通用變頻器中的整流器用PWM整流器代替，是現代整流技術的必然趨勢。
[0004]PffM可控整流系統有多種控制策略，如采用基于幅相控制的SPffM控制策略，雖然其控制方法簡單，但其網側電流的動態響應慢，電壓利用率低，且對系統的參數變換靈敏;采用矢量控制的方法也不少，但是在SVPffM的算法中，由于要先將采樣得到的三相電壓進行坐標變換，再計算其扇區及角度，進而計算矢量作用時間，計算過程非常復雜。因此設計一種功能全面、高輸入功率因數、控制策略簡單、計算量小、有靈活可靠的調壓能力的PWM整流器非常必要。
【發明內容】
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[0005]本實用新型為解決上述不足，提供了一種基于模數綜合控制的可控整流器，其可提高交流側輸出電流的正弦波精度，功率因數可調，減小了輸入電網的諧波含量，改善了電能質量。
[0006]本實用新型的基于模數綜合控制的可控整流器，為實現上述目的所采用的技術方案在于:包括主電路和控制電路，所述主電路由依次連接的三相交流電源、濾波電感、功率開關電路及直流側濾波電容構成，所述控制電路包括控制芯片、三角波載波電路、隔離驅動電路、信號檢測電路及比較電路，所述信號檢測電路包括交流電壓電流檢測電路和直流電壓電流檢測電路，控制芯片通過交流電壓電流檢測電路經電壓傳感器連接三相交流電源，控制芯片通過直流電壓電流檢測電路連接直流側濾波電容，控制芯片依次通過正弦波電路、比較電路、隔離驅動電路連接功率開關電路，所述比較電路連接三角波載波電路。
[0007]作為本實用新型的進一步改進，所述信號檢測電路通過信號調理電路連接控制芯片，以提高信號傳遞的準確性。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，所述濾波電感的后方通過功率測量電路連接交流電壓電流檢測電路，通過功率測量電路可以實時監測不同性質負載下的功率因數，以便人工調節相應參數來控制所需的功率因數。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，所述控制芯片分別連接有輸入鍵盤和顯示電路，以便進行數據錄入和信息顯示。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述控制芯片為DPS控制器，其控制精確、反應靈敏。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過DSP控制器發出正弦波調制波，調制波頻率與交流電源頻率一致，幅值和相位可調;通過外部模擬集成芯片發出頻率可變、幅值固定的三角波載波信號，并將得到的調制信號和載波信號進行精確地調制從而得到SPffM驅動信號。本實用新型將數字模擬控制相結合，簡化了數字化控制下的計算載波和調制波交點產生功率器件PffM驅動信號的不精確算法，避免了傳統控制算法所帶來的復雜的運算，同時又具備模擬電路快速性的優點，實現了模數綜合控制，使其輸入電流非常接近正弦波，保證交流電源側輸出電流的正弦性，實現功率因數可調，具有良好的動態控制響應，計算量較小。
【附圖說明】
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[0012]圖1為本實用新型的電路結構原理框圖；
[0013]圖2為本實用新型中SPffM模塊原理框圖；
[0014]圖3為本實用新型模數綜合控制原理圖。
【具體實施方式】
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[0015]參照圖1，該基于模數綜合控制的可控整流器，包括主電路和控制電路，所述主電路由依次連接的三相交流電源1、濾波電感2、功率開關電路3及直流側濾波電容4構成，所述控制電路包括控制芯片5、三角波載波電路6、隔離驅動電路7、信號檢測電路及比較電路8，所述信號檢測電路包括交流電壓電流檢測電路9和直流電壓電流檢測電路10，控制芯片5通過交流電壓電流檢測電路9經電壓傳感器16連接三相交流電源I，控制芯片5通過直流電壓電流檢測電路1連接直流側濾波電容4，控制芯片5依次通過正弦波電路11、比較電路8、隔離驅動電路7連接功率開關電路3，所述比較電路8連接三角波載波電路6。
[0016]所述信號檢測電路通過信號調理電路12連接控制芯片5。所述濾波電感2的后方通過功率測量電路13連接交流電壓電流檢測電路9。所述控制芯片5分別連接有輸入鍵盤14和顯示電路15。
[0017]參照圖2，由控制芯片5發出正弦波，由三角波載波電路6發生三角波信號，兩個信號由比較電路8進行比較后，再由隔離驅動電路7輸出驅動功率開關電路3中功率器件導通與關斷的驅動信號，每一路驅動一路的上下橋臂的功率器件，三相由同樣的三個部分組成，以用于控制PWM整流器中功率開關電路3內開關管的導通與關斷。同一橋臂的上下兩個功率開關器件總是互補導通和關斷的，而同一橋臂的上下開關器件避免直通由硬件電路依據功率器件特點實現死去設定。本實施方式中模數結合的控制方法與常規SPWM控制算法相比，不需要軟件計算大量的載波與調制波交點，減少了軟件計算所需的內存空間，同時保證了生成的SPffM波形的精度。
[0018]如圖3所示，當調制波與載波相交時，由它們的交點確定開關器件的通斷時刻。
[0019]PWM調制波產生的基波原則是將正弦波與三角波比較來確定脈寬，若定義三角波載波為單位幅值，則正弦調制波為upt=mcOS(cot-0)，通過調節調制電壓的幅值和網側電壓與調制電壓的相位差可以使網側電壓和電流相位發生改變，從而達到調節功率因數的目的。
【主權項】
1.一種基于模數綜合控制的可控整流器，其特征在于:包括主電路和控制電路，所述主電路由依次連接的三相交流電源(I)、濾波電感(2)、功率開關電路(3)及直流側濾波電容(4)構成，所述控制電路包括控制芯片(5)、三角波載波電路(6)、隔離驅動電路(7)、信號檢測電路及比較電路(8)，所述信號檢測電路包括交流電壓電流檢測電路(9)和直流電壓電流檢測電路(10)，控制芯片(5)通過交流電壓電流檢測電路(9)經電壓傳感器(16)連接三相交流電源(I)，控制芯片(5)通過直流電壓電流檢測電路(10)連接直流側濾波電容(4)，控制芯片(5)依次通過正弦波電路(11)、比較電路(8)、隔離驅動電路(7)連接功率開關電路(3)，所述比較電路(8)連接三角波載波電路(6)。2.如權利要求1所述的一種基于模數綜合控制的可控整流器，其特征在于:所述信號檢測電路通過信號調理電路(12)連接控制芯片(5)。3.如權利要求1所述的一種基于模數綜合控制的可控整流器，其特征在于:所述濾波電感(2)的后端通過功率測量電路(13)連接交流電壓電流檢測電路(9)。4.如權利要求1所述的一種基于模數綜合控制的可控整流器，其特征在于:所述控制芯片(5)分別連接有輸入鍵盤(14)和顯示電路(15)。5.如權利要求1所述的一種基于模數綜合控制的可控整流器，其特征在于:所述控制芯片(5)為DSP控制器。
【文檔編號】H02M1/42GK205509883SQ201620359442
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】康爾良, 谷博文
【申請人】哈爾濱理工大學