專利名稱：一種基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相電流型pwm整流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多相電流型P麗整流器，尤其是基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相
電流型p麗整流器，屬于電力電子功率變換技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前對(duì)電網(wǎng)側(cè)的諧波含量有限制的中大功率三相P麗整流器大多采用三相P麗電 壓型整流器或三相P麗電流型整流器。 三相P麗電壓型整流器為升壓型電路，在要求供電電壓低于電網(wǎng)線電壓峰值的負(fù) 載要求下，需要串聯(lián)第二級(jí)直流變換電路來降壓，這不僅增加了整體系統(tǒng)的體積和成本，而 且降低了電路的效率。三相P麗電流型整流器為降壓型整流器，直流側(cè)輸出電壓低于電網(wǎng) 線電壓峰值；但是整流橋內(nèi)需要IGBT和快恢復(fù)二極管串聯(lián)使用，因?yàn)镮GBT的反向阻斷能 力差，需要二極管來承受反壓，所以導(dǎo)通回路增加了兩個(gè)二極管的導(dǎo)通損耗，降低電路的效 率；另外每個(gè)下橋臂的IGBT需要一路輔助電源來驅(qū)動(dòng)，加上上橋臂的IGBT的驅(qū)動(dòng)電源，一 共需要4路驅(qū)動(dòng)電源；此外大功率的IGBT價(jià)格比相同電流電壓耐量的晶閘管要高。
后來發(fā)展出使用晶閘管整流橋來代替IGBT整流橋的三相混合開關(guān)的P麗電流型 整流器(申請(qǐng)(專利)號(hào)200720109908. l)，再使用一個(gè)IGBT與晶閘管整流橋串聯(lián)，來直 接斷開整流橋中晶閘管的導(dǎo)通電流，這樣提供給晶閘管整流橋脈寬調(diào)制的能力；另外使用 晶閘管可省掉快恢復(fù)二極管，提高了電路的效率；此外晶閘管可用脈沖變壓器來驅(qū)動(dòng)，所以 只需一路輔助電源來驅(qū)動(dòng)，再加上IGBT驅(qū)動(dòng)電源，共只需2路驅(qū)動(dòng)電源，從而簡化了電路的 驅(qū)動(dòng)電路。 然而，使用混合開關(guān)雖能降低電路的開關(guān)器件的成本，但晶閘管較長的關(guān)斷時(shí)間 限制了電路的工作頻率。因此，為了抑制網(wǎng)側(cè)電流諧波以及減小直流側(cè)電流的紋波，需要加 大濾波器中電感和電容的體積和成本，故這種電路的整體優(yōu)勢并不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明的目的是提供一種基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相電流型 P麗整流器，以達(dá)到降低整流橋中橋臂的晶閘管的關(guān)斷時(shí)間對(duì)整流器電路的工作頻率限制， 抑制網(wǎng)側(cè)諧波的同時(shí)減小整流設(shè)備的開關(guān)器件的成本，并且不增加濾波器件的成本。而且 能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近l，輸出電壓可調(diào)。 本發(fā)明的基本思路是，利用雙晶閘管橋的輪換工作，使需要換相的晶閘管至少有
半個(gè)開關(guān)周期以上的關(guān)斷時(shí)間，從而極大提升晶閘管電路的開關(guān)工作頻率。 本發(fā)明的基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相電流型P麗整流器，相數(shù)M > 2，由
五個(gè)模塊組成，其中模塊1由M組LC濾波器組成，模塊2和模塊4分別為晶閘管M相整流
橋，模塊3為兩個(gè)獨(dú)立控制的逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)，模塊5為帶續(xù)流二極管的LC濾波器； 模塊1的輸入端分別連接到電網(wǎng)的M相各相進(jìn)線，模塊1的輸出端分別連接到模
3塊2和模塊4的各相橋臂中點(diǎn)，模塊1的M個(gè)濾波電容末端連接成中點(diǎn)0 ;
模塊2正輸出端與模塊4正輸出端之間連接模塊3的第一逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)、 模塊2負(fù)輸出端與模塊4負(fù)輸出端之間連接模塊3的第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)，連接模塊 2正輸出端的第一逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)和連接模塊2負(fù)輸出端的第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān) 的極性相反； 模塊5正輸入端接模塊4正輸出端，模塊5負(fù)輸入端接模塊4負(fù)輸出端，模塊1的 輸入端和模塊5的輸出端分別為本發(fā)明整流器的輸入端和輸出端。 本發(fā)明中，組成模塊1的M組LC濾波器可以是二階LC濾波器，或是n級(jí)串聯(lián)的2n 階LC濾波器，n > 2。 本發(fā)明中，模塊5帶續(xù)流二極管的LC濾波器可以為二階LC濾波器，或是k級(jí)串聯(lián) 的2k階LC濾波器，k > 2。 上述的第一逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)和第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)可以采用含有反向
并聯(lián)二極管的IGBT或IGCT或IECT。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn) 1、提高混合開關(guān)電路分配給晶閘管由導(dǎo)通恢復(fù)到正向阻斷狀態(tài)的時(shí)間，從而降低 了對(duì)晶閘管關(guān)斷速度的要求，普通晶閘管也可應(yīng)用到這個(gè)整流電路拓?fù)渲?。本發(fā)明的基于 混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相電流型P麗整流器中如使用快速晶閘管，其工作頻率可從 常規(guī)混合開關(guān)電路的2kHz左右，提升到8kHz左右，甚至更高。而且在提高工作頻率的情況 下仍能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近l，輸出電壓可調(diào)。 2、基于混合開關(guān)的雙整流橋電路與全可控P麗電流型整流器相比，也可工作在足 夠高的頻率下，即相同的濾波元器件條件下，不僅降低開關(guān)管的成本，而且降低了導(dǎo)通損 耗，提高電路的效率；此外驅(qū)動(dòng)電路也得到簡化。


圖1是基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相電流型P麗整流器的電路原理圖。
圖2是組成模塊1的M組n級(jí)串聯(lián)的2n階LC濾波器原理圖，n > 2。
圖3是組成模塊5的k級(jí)串聯(lián)的2k階LC濾波器原理圖，k > 2。
圖4是全控型電子開關(guān)的極性定義。 圖5是基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的電路原理圖。
圖6是三相電流型P麗整流器的空間電流矢量圖。 圖7基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的矢量周期內(nèi)長矢 量、短矢量和零矢量的序列圖； 圖8基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的電網(wǎng)工頻周期內(nèi)長 矢量和短矢量對(duì)應(yīng)開通的開關(guān)管圖。 圖9基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的脈寬調(diào)制模式波形 圖。 圖10基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的動(dòng)作模式一的波 形圖。 圖11基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的動(dòng)作模式二的波形圖。 圖12基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的動(dòng)作模式三的波 形圖。 圖13基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的動(dòng)作模式一的等 效電路圖 (a)扇區(qū)I區(qū)間
(b)扇區(qū)I區(qū)間
(c)扇區(qū)I區(qū)間
圖14基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的動(dòng)作模式二的等 效電路圖 (a)扇區(qū)I區(qū)間[ji/6， Ji/3)第一個(gè)矢量周期中短矢量作用時(shí)的簡化等效電路 圖； (b)扇區(qū)I區(qū)間[Ji/6， Ji/3)第一個(gè)矢量周期中長矢量作用時(shí)的簡化等效電路 圖； (c)扇區(qū)I區(qū)間[/6， /3)第一個(gè)矢量周期中零矢量作用時(shí)的簡化等效電路圖。
圖15基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的動(dòng)作模式三的等 效電路圖 (a)扇區(qū)II第一個(gè)矢量周期中短矢量作用時(shí)的簡化等效電路圖； (b)扇區(qū)II第一個(gè)矢量周期中長矢量作用時(shí)的簡化等效電路圖； (c)扇區(qū)II第一個(gè)矢量周期中零矢量作用時(shí)的簡化等效電路圖。 圖16是基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的控制系統(tǒng)的原
理框圖。 圖17是基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的A相電壓、電容 相電壓和相電流仿真波形圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖l，本發(fā)明的基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相電流型P麗整流器，由五 個(gè)模塊組成，其中模塊1由M組LC濾波器組成，模塊2和模塊4分別為晶閘管M相整流橋， 模塊3為兩個(gè)獨(dú)立控制的逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)1\、1~2，模塊5為帶續(xù)流二極管的LC濾波器；
模塊1的輸入端mdl_inl、 mdl_in2、、 mdl_inM分別連接到電網(wǎng)的M相各相進(jìn) 線，模塊1的輸出端mdl_outl、mdl_out2、、mdl_out_M分別連接到模塊2和模塊4的各 相禾喬臂中點(diǎn)md2」nl、md2」n2、、 md2」nM禾口 md4」nl、 md4」n2、、 md4」nM，牛莫塊1的 M個(gè)濾波電容末端連接成中點(diǎn)0 ; 模塊2正輸出端P工與模塊4正輸出端P2之間連接模塊3的第一逆導(dǎo)型全控電子 開關(guān)1\、模塊2負(fù)輸出端K與模塊4負(fù)輸出端N2之間連接模塊3的第二逆導(dǎo)型全控電子開 關(guān)T2，連接模塊2正輸出端P工的第一逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)1\和連接模塊2負(fù)輸出端&的 第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)L的極性相反。第一、第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)可以采用含有反 向并聯(lián)二極管的IGBT或IGCT或IECT，反向并聯(lián)二極管起到逆導(dǎo)作用；
模塊5正輸入端P'接模塊4正輸出端&，模塊5負(fù)輸入端N'接模塊4負(fù)輸出端K，模塊1的輸入端和模塊5的輸出端分別為本發(fā)明整流器的輸入端和輸出端。圖中P和 N*分別為模塊5的正、負(fù)輸出端。 本發(fā)明中，組成模塊1的M組LC濾波器可以是二階LC濾波器，也可以是如圖2所 示的n級(jí)串聯(lián)的2n階LC濾波器，n > 2，電感LS1和電容CS1組成的濾波器后面連接電感LS2 和電容CS2組成的濾波器，最后由電感LSn和電容CSn組成的濾波器作為模塊1的輸出端。
本發(fā)明中，模塊5帶續(xù)流二極管的LC濾波器可以為二階LC濾波器，也可以是如圖 3所示的k級(jí)串聯(lián)的2k階LC濾波器，k > 2，電感Ldl、 Ldl'和電容Cdl組成的濾波器后面連 接電感Ld2、Ld2'和電容Cd2組成的濾波器，最后由電感Ldk、Ldk'和電容Cdk組成的濾波器作為 模塊5的輸出端，其中只要滿足電感Ldk、Ldk'的串聯(lián)等效電感能濾除高頻諧波的效果即可， 電感1^、1^'中任意一個(gè)可以是短路或者電感Ldk、Ldk'是使用相同磁芯的兩個(gè)電感。在負(fù) 載要求整流電路輸出為電流源時(shí)，模塊5中的濾波器可以是一個(gè)大的直流電感Ld即可，不 需要直流電容Cd，或者直流電容Cd是小容量的濾波電容；如果負(fù)載要求整流電路輸出為電 壓源，則模塊5中的濾波電容Cd應(yīng)該是大容量的儲(chǔ)能電容；在使用多階直流濾波器時(shí)對(duì)濾 波電容Cdk也有同樣的要求。 第一、第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)1\和12的極性定義為當(dāng)器件承受正向電壓時(shí)，電 子開關(guān)接正電壓的端子為正端，接負(fù)電壓的端子為負(fù)端，如圖4所示。1\和1~2的正端為陽 極，負(fù)端為陰極，其正向?qū)щ?即電流從陽極流到陰極)受控制端控制，反向?qū)щ姴皇芸刂啤?
基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相電流型P麗整流器，通常情況是三相電路， 即M = 3。 圖5所示是基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的電路原理 圖。該整流器由五個(gè)模塊組成，其中模塊l由3組LC濾波器組成，模塊2和模塊4分別為 晶閘管三相整流橋，兩個(gè)晶閘管整流橋由晶閘管Sn S61和S12 S62組成，模塊3為兩個(gè) 獨(dú)立控制的逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)1\、 T2，模塊5為帶續(xù)流二極管的LC濾波器；
模塊1的輸入端A、B、C分別連接與電網(wǎng)交流電源的 、eb和 連接，模塊1的輸出 端Amdl、 Bmdl、 Cmdl分別連接到模塊2和模塊4的各相橋臂中點(diǎn)Amd2、 Bmd2、 Cmd2和Amd4、 Bmd4、 Cmd4， 模塊1的3個(gè)濾波電容末端連接成中點(diǎn)0 ; 模塊2正輸出端P工連接模塊3的第一逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)1\的正端，模塊4正輸 出端P2連接模塊3的第一逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)L的負(fù)端，模塊2負(fù)輸出端K連接模塊3的 第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)T2的負(fù)端，模塊4負(fù)輸出端N2連接模塊3的第二逆導(dǎo)型全控電子 開關(guān)T2的正端；第一逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)1\和第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)T2是含有反向并 聯(lián)二極管的IGBT或IGCT或IECT ; 模塊5正輸入端P'接模塊4正輸出端&，模塊5負(fù)輸入端N'接模塊4負(fù)輸出端 N2，圖中P*和N*分別為模塊5的正、負(fù)輸出端，連接到負(fù)載。
下面進(jìn)一步說明該整流器的脈寬調(diào)制控制方式。 本發(fā)明的電流型P麗整流器使用調(diào)制雙整流橋的電流型空間矢量方法來實(shí)現(xiàn)變 流功能。 電流型空間矢量方法的基本原理是設(shè)定電路的矢量周期，每一個(gè)矢量周期前要 計(jì)算出這個(gè)矢量周期內(nèi)兩個(gè)有效矢量及其作用時(shí)間。有效矢量是指通過開通整流橋內(nèi)不同 相的一個(gè)上橋臂和一個(gè)下橋臂來連通電網(wǎng)中的某兩相給負(fù)載供電；矢量作用時(shí)間是指上下橋臂開通的時(shí)間；零矢量是指沒有電網(wǎng)給負(fù)載供電。 在三相系統(tǒng)中應(yīng)用的空間矢量方法一共有七個(gè)基本電流空間矢量，如圖6所示， 其中六個(gè)有效矢量分別是L (S^6) 、 12 (S^) 、 I3 (S3S2) 、 I4 (S3S4) 、 I5 (S5S4) 、 I6 (S5S6)，以及一個(gè) 零矢量I。；圖中r為參考矢量；9為當(dāng)前扇區(qū)的相位角。如圖6所示的基于混合開關(guān)的雙 可控整流橋的三相電流型P麗整流器中，S工表示導(dǎo)通晶閘管Su或S12 ;S2表示導(dǎo)通晶閘管
S21或S22 ;S3表示導(dǎo)通晶閘管S31或S32 ;S4表示導(dǎo)通晶閘管S41或S42 ;S5表示導(dǎo)通晶閘管S51 或S52 ;S6表示導(dǎo)通晶閘管S61或S62。 為對(duì)本發(fā)明使用的空間矢量控制方法的表述方便，如圖7所示，作了以下定義在 矢量周期L內(nèi)有兩個(gè)有效矢量和一個(gè)零矢量作用；在同一個(gè)矢量周期內(nèi)使網(wǎng)側(cè)通過整流橋 輸出的電壓較大的矢量稱為長矢量I1(M，矢量作用時(shí)間為1\。M ;使網(wǎng)側(cè)通過整流橋輸出電壓
較小的矢量稱為短矢量Ish。rt，矢量作用時(shí)間為Tsh。rt ;網(wǎng)側(cè)不通過整流輸出電壓的矢量為零
矢量I。，矢量作用時(shí)間為T。。圖8所示，以Ji/3為一個(gè)扇區(qū)將一個(gè)工頻周期
分成
6個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)內(nèi)指定兩個(gè)有效矢量；如扇區(qū)I內(nèi)指定有效矢量^和I6。在一個(gè)扇區(qū)內(nèi)
區(qū)間

為
為實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行，相電流和相電壓同步運(yùn)行，該電路通過三相電流型的 控制方式來產(chǎn)生需要的有效矢量，以及有效矢量的作用時(shí)間。 三相電網(wǎng)側(cè)的電壓如公式(1)表示
e。 = C/, sin(紐) (！)
4 — "s sin(w, - ~ ec = K sin一 +
式中Us為電網(wǎng)相電壓的峰值。
對(duì)電網(wǎng)的三相電壓采樣，通過數(shù)字鎖相環(huán)確定當(dāng)前采用周期的相位角e ，再以 一個(gè)周期對(duì)相位角e取模數(shù)，得到的余數(shù)為當(dāng)前扇區(qū)內(nèi)的相位角e'。
(2)
6>' = (9mod— 3
由式(3)和(4)來確定當(dāng)前采用點(diǎn)計(jì)算出來各矢3
當(dāng)o《e' < ji/6時(shí)，
:的作用時(shí)間
7T
3
(3) 當(dāng)jt/6 < e ， < Ji/3時(shí)，
7<formula>formula see original document page 8</formula>
式中，M為調(diào)制比，Ts為矢量周期。 根據(jù)以上分析可知，由圖8選取各矢量周期內(nèi)的有效矢量，由式(3)和(4)計(jì)算出 各矢量的作用時(shí)間，就能得到圖9中各功率開關(guān)元件的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在圖9中ea、 ％和 ec為三相交流電源，uA，r、uB，N^P uc，N，為濾波電容上的相電壓，ia、 ib和ie為電源的三相的 相電流，iSa、 isb和is。為經(jīng)脈寬調(diào)制生成的整流橋的輸入電流，Gn G61、G12 G62、GT1和GT2 分別為晶閘管Sn S61、S12 S^、第一、第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)1\和T2的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 這里規(guī)定電流流入橋臂時(shí)電流方向?yàn)檎?，反之為?fù)。 該整流電路的開關(guān)過程，共有三種換流模式。圖10至圖12分別為三種換流模式 下的相鄰兩個(gè)矢量周期的工作波形。在圖10至圖12中包括ea、eb、e。、UAi，、iVw，、u^，、Gn、 GT2的波形，以及各個(gè)需要?jiǎng)幼鞯木чl管的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 動(dòng)作模式一為半個(gè)扇區(qū)內(nèi)的開關(guān)管換流過程，此時(shí)各矢量周期內(nèi)的長短矢量都不 變。圖10以扇區(qū)I區(qū)間
工作時(shí)，將基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器與控制系統(tǒng)相 連，控制系統(tǒng)如圖16所示，包括微處理器、信號(hào)檢測電路、門極驅(qū)動(dòng)電路；微處理器的輸入 端與信號(hào)檢測電路的輸出端連接，微處理器的輸出端與門極驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，基于 混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的模塊1的輸入端與信號(hào)檢測電路的輸 入端連接，門極驅(qū)動(dòng)電路分別與基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的 模塊2和模塊4中的功率晶閘管和模塊3中的第一、第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)1\和T2的門
極連接。 該控制系統(tǒng)的工作原理是，一方面，信號(hào)檢測電路通過檢測網(wǎng)側(cè)相電壓 、eb、e。和 相電流ia、 ib、 i。信號(hào)，送入微機(jī)處理器進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)其數(shù)字鎖相計(jì)算后，得到功率因數(shù)角P，
轉(zhuǎn)換為設(shè)定電流相位角e。的偏移量a e。，送入相角控制Pi調(diào)節(jié)器，得到設(shè)定電流相位角
e。；信號(hào)檢測電路通過檢測直流電壓Ed，送入微機(jī)處理器進(jìn)行運(yùn)算，轉(zhuǎn)換為調(diào)制比的偏移 量AM，送入電壓控制PI調(diào)節(jié)器，得到調(diào)制比M。再根據(jù)上述式(2) (4)可得到各個(gè)矢量 周期的有效矢量作用時(shí)間，經(jīng)微機(jī)處理器進(jìn)行設(shè)置下個(gè)矢量周期的各個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖 序列，在設(shè)置的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)給門極驅(qū)動(dòng)電路，再由門極驅(qū)動(dòng)電路將門極驅(qū)動(dòng) 信號(hào)輸入基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的各個(gè)開關(guān)元件，實(shí)現(xiàn)對(duì) 整流電路中各個(gè)功率開關(guān)元件的控制。 電力控制系統(tǒng)中由于應(yīng)用基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流 器，在電流空間矢量控制方式下，以實(shí)現(xiàn)對(duì)基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗
9整流器的功率開關(guān)元件的控制，從而保持系統(tǒng)的功率因數(shù)為1和恒定的直流電壓Ed。
圖17所示是基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的三相電流型P麗整流器的仿真波形 圖。 結(jié)合圖5，系統(tǒng)仿真參數(shù)為工作頻率為8kHz，輸入相電壓為220V，輸出直流電壓 為400V，負(fù)載為100kW，網(wǎng)側(cè)的交流濾波電感L = 225uH，交流濾波電容C = 200uF，直流濾 波電感Ld = 600uH，直流電容Cd = 2000uF。 圖17中，上曲線為A相電壓波形、中曲線為A相電流波形、下曲線為A相電容電壓 波形。從圖17中可以看出，系統(tǒng)保持了單位功率因數(shù)運(yùn)行，仿真研究與數(shù)學(xué)分析結(jié)果一致。
本發(fā)明可用在三相實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)直流電壓可調(diào)的場合。比如用于金屬感應(yīng)加 熱系統(tǒng)，各種AC-DC-AC交流電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。它符合國家的節(jié)能環(huán)保要求，能夠低成本的消 除無功功率損耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 "綠色電源"，具有一定的社會(huì)效益。隨著我國工業(yè)化的發(fā)展， 特別是變頻器的廣泛應(yīng)用和對(duì)新能源的開發(fā)，該專利符合這種日益增長的趨勢，具有廣闊 的工業(yè)應(yīng)用前景和潛在市場，可帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 本發(fā)明整流器克服了單整流橋的三相混合開關(guān)P麗電流型整流器的工作頻率對(duì) 晶閘管特性過分依賴的缺點(diǎn)，使普通晶閘管也可具有較高頻率的P麗調(diào)制能力，并保持了 該類型系統(tǒng)的輔助電源少的優(yōu)點(diǎn)，其電路拓?fù)浜啙?，昂貴的功率可控開關(guān)管少，成本低；空 間矢量控制使電路中功率開關(guān)元件的開關(guān)次數(shù)最少，不僅使系統(tǒng)的效率提高，而且便于控 制。
權(quán)利要求
基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相電流型PWM整流器，相數(shù)M≥2，其特征在于該整流器由五個(gè)模塊組成，其中模塊1由M組LC濾波器組成，模塊2和模塊4分別為晶閘管M相整流橋，模塊3為兩個(gè)獨(dú)立控制的逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)(T1)、(T2)，模塊5為帶續(xù)流二極管的LC濾波器；模塊1的輸入端(md1_in1、md1_in2、…、md1_inM)分別連接到電網(wǎng)的M相各相進(jìn)線，模塊1的輸出端(md1_out1、md1_out 2、…、md1_out_M)分別連接到模塊2和模塊4的各相橋臂中點(diǎn)(md2_in1、md2_in2、…、md2_inM和md4_in1、md4_in2、…、md4_inM)，模塊1的M個(gè)濾波電容末端連接成中點(diǎn)O；模塊2正輸出端(P1)與模塊4正輸出端(P2)之間連接模塊3的第一逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)(T1)、模塊2負(fù)輸出端(N1)與模塊4負(fù)輸出端(N2)之間連接模塊3的第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)(T2)，連接模塊2正輸出端(P1)的第一逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)(T1)和連接模塊2負(fù)輸出端(N1)的第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)(T2)的極性相反；模塊5正輸入端(P’)接模塊4正輸出端(P2)，模塊5負(fù)輸入端(N’)接模塊4負(fù)輸出端(N2)，模塊1的輸入端和模塊5的輸出端分別為本發(fā)明整流器的輸入端和輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相電流型P麗整流器，其特征在于組成模塊1的M組LC 濾波器是二階LC濾波器，或是n級(jí)串聯(lián)的2n階LC濾波器，n > 2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相電流型P麗整流器，其特征在于模塊5帶續(xù)流二極管 的LC濾波器為二階LC濾波器，或是k級(jí)串聯(lián)的2k階LC濾波器，k > 2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相電流型P麗整流器，其特征在于第一逆導(dǎo)型全控電子 開關(guān)0\)和第二逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)(T2)是含有反向并聯(lián)二極管的IGBT或IGCT或IECT。
全文摘要
本發(fā)明公開的基于混合開關(guān)的雙可控整流橋的多相電流型PWM整流器，由五個(gè)模塊組成，其中模塊1由LC濾波器組成，模塊2和模塊4分別為晶閘管整流橋，模塊3為兩個(gè)獨(dú)立控制的逆導(dǎo)型全控電子開關(guān)，模塊5為帶續(xù)流二極管的LC濾波器。該結(jié)構(gòu)整流器的主要特點(diǎn)是采用兩組晶閘管整流橋，將提供給晶閘管足夠長的時(shí)間來由導(dǎo)通恢復(fù)到正向阻斷狀態(tài)；可以降低整流橋?qū)чl管關(guān)斷速度的要求。達(dá)到降低整流橋中橋臂的晶閘管的關(guān)斷時(shí)間對(duì)整流器電路的工作頻率限制，抑制網(wǎng)側(cè)諧波的同時(shí)減小整流設(shè)備的開關(guān)器件的成本，并且不增加濾波器件的成本。
文檔編號(hào)H02M7/162GK101783601SQ20101914600
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者呂征宇, 姜禮節(jié), 汪槱生 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)