高功率因數(shù)三相整流電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高功率因數(shù)三相整流電路，所述高功率因數(shù)三相整流電路包括：三相交流電網(wǎng)、濾波電路、整流電路、以及開(kāi)關(guān)電路；所述三相交流電網(wǎng)用于給整個(gè)三相可控整流電路供電，包括三條火線；所述濾波電路用于濾波所述三相交流電網(wǎng)輸出的交流電；包括三只濾波電感；所述整流電路用于由濾波電路輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；包括二級(jí)管整流橋、兩只電解電容和兩只穩(wěn)定電阻；所述開(kāi)關(guān)電路用于補(bǔ)償諧波電流，使諧波電流波形接近正弦波形；包括三個(gè)雙向可控開(kāi)關(guān)和兩個(gè)逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)。本發(fā)明所述的高功率因數(shù)三相整流電路抑制了諧波電流、改善了網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)。
【專利說(shuō)明】高功率因數(shù)三相整流電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子變換應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種三相整流電路，特別是涉及一種高功率因數(shù)三相整流電路。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于交流供電的電力電子變換器，例如較大功率的家用變頻空調(diào)，前級(jí)為三相整流器，后級(jí)為逆變電路，逆變器后接壓縮機(jī)，在整個(gè)系統(tǒng)的交流側(cè)，會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的諧波電流問(wèn)題，其中包括低次諧波電流和高次諧波電流，污染周邊和電網(wǎng)的電磁環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成很多危害，為此需要采用諧波電流抑制技術(shù)。
[0003]目前諧波電流抑制技術(shù)大都采用有源技術(shù)，通過(guò)主動(dòng)的控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)較高甚至為I的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，而且電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)容易，成本低廉，抑制效果良好，得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]傳統(tǒng)有源技術(shù)一般都是完全有源的，雖然校正效果好，但是效率較低。因此也需要設(shè)計(jì)一種部分有源諧波電流抑制技術(shù)，設(shè)計(jì)合理的電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)，達(dá)到抑制諧波電流和改善功率因數(shù)的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高功率因數(shù)三相整流電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中整流電路無(wú)法抑制諧波電流和功率因數(shù)低的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種高功率因數(shù)三相整流電路。所述高功率因數(shù)三相整流電路包括:三相交流電網(wǎng)、濾波電路、整流電路、以及開(kāi)關(guān)電路；
[0007]所述三相交流電網(wǎng)，`用于給整個(gè)三相可控整流電路供電；包括第一火線、第二火線、第二火線；
[0008]所述濾波電路，與所述三相交流電網(wǎng)相連，用于濾波所述三相交流電網(wǎng)輸出的交流電；包括第一濾波電感、第二濾波電感、以及第三濾波電感；
[0009]所述整流電路，與所述開(kāi)關(guān)電路連接，用于由濾波電路輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；包括二級(jí)管整流橋、第一電解電容、第二電解電容、第一穩(wěn)定電阻和第二穩(wěn)定電阻；所述二極管整流橋具有第一橋臂、第二橋臂、及第三橋臂；
[0010]所述開(kāi)關(guān)電路，與所述濾波電路和整流電路連接，用于補(bǔ)償諧波電流，使諧波電流波形接近正弦波形；包括第一雙向可控開(kāi)關(guān)、第二雙向可控開(kāi)關(guān)、第三雙向可控開(kāi)關(guān)、第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)、以及第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)。
[0011]優(yōu)選地，所述濾波電路中第一濾波電感的一端與所述三相交流電網(wǎng)中的第一火線相連，第一濾波電感的另一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第一交流輸入端相連；第二濾波電感的一端與所述三相交流電網(wǎng)中的第二火線相連，第二濾波電感的另一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第二交流輸入端相連；第三濾波電感的一端與所述三相交流電網(wǎng)中的第二火線相連，第三濾波電感的另一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第三交流輸入端相連。
[0012]優(yōu)選地，所述二極管整流橋的第一交流輸入端、第二交流輸入端、第三交流輸入端分別是第一橋臂中點(diǎn)、第二橋臂中點(diǎn)、第三橋臂中點(diǎn)。
[0013]優(yōu)選地，所述整流電路中的第一電解電容和第一穩(wěn)定電阻并聯(lián)，第二電解電容和第二穩(wěn)定電阻并聯(lián)。
[0014]優(yōu)選地，第一電解電容、第一穩(wěn)定電阻與第二電解電容、第二穩(wěn)定電阻之間存在直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)。
[0015]優(yōu)選地，所述二極管整流橋的正極與第一電解電容的正極相連，形成直流電路輸出正極，所述二極管整流橋的負(fù)極與第二電解電容的負(fù)極相連，形成直流電路輸出負(fù)極。
[0016]優(yōu)選地，所述第一雙向可控開(kāi)關(guān)的一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第一輸入端A相連，所述第一雙向可控開(kāi)關(guān)的另一端與所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的發(fā)射極相連；所述第二雙向可控開(kāi)關(guān)的一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第二交流輸入端相連，所述第二雙向可控開(kāi)關(guān)的另一端與所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的發(fā)射極相連；所述第三雙向可控開(kāi)關(guān)的一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第三交流輸入端相連，所述第三雙向可控開(kāi)關(guān)的另一端與所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的發(fā)射極相連。
[0017]優(yōu)選地，所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的集電極與所述二級(jí)管整流橋的直流電路輸出正極相連，所述第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的發(fā)射極與所述二極管整流橋的直流電路輸出負(fù)極相連。
[0018]如上所述，本發(fā)明所述的高功率因數(shù)三相整流電路，具有以下有益效果:
[0019]1、本發(fā)明所述的高功率因數(shù)三相整流電路抑制了諧波電流、改善了網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)；
`[0020]2、本發(fā)明所述的高功率因數(shù)三相整流電路電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率較高、直流電壓平穩(wěn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1顯示為本發(fā)明的高功率因數(shù)三相整流電路的電路示意圖。
[0022]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0023]I三相交流電網(wǎng)
[0024]2濾波電路
[0025]3整流電路
[0026]4開(kāi)關(guān)電路
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0028]請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]本實(shí)施例提供一種高功率因數(shù)三相整流電路，如圖1所示，所述三相整流電路包括:三相交流電網(wǎng)1、濾波電路2、整流電路3、以及開(kāi)關(guān)電路4。所述三相交流電網(wǎng)I包括第一火線Ua、第二火線Ub、第三火線Uc。所述濾波電路2包括三個(gè)濾波電感，即第一濾波電感L1、第二濾波電感L2、以及第三濾波電感L3。所述整流電路3包括二級(jí)管整流橋B1、第一電解電容E1、第二電解電容E2、第一穩(wěn)定電阻Rl和第二穩(wěn)定電阻R2，所述二極管整流橋BI具有三個(gè)橋臂，即第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂。所述開(kāi)關(guān)電路4包括三只雙向可控開(kāi)關(guān)，即第一雙向可控開(kāi)關(guān)BDS1、第二雙向可控開(kāi)關(guān)BDS2、第三雙向可控開(kāi)關(guān)BDS3、第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCS1、以及第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCS2。
[0031]其中，所述三相交流電網(wǎng)I用于給整個(gè)三相可控整流電路供電。
[0032]所述濾波電路2與所述三相交流電網(wǎng)I和所述開(kāi)關(guān)電路4相連，用于濾波所述三相交流電網(wǎng)輸出的交流電，其中，第一濾波電感LI的一端與所述三相交流電網(wǎng)I中的第一火線Ua相連，第一濾波電感LI的另一端與所述整流電路3中的二極管整流橋BI的第一交流輸入端A相連，即與二極管整流橋BI的第一橋臂中點(diǎn)相連；第二濾波電感L2的一端與所述三相交流電網(wǎng)I中的第二火線Ub相連，第二濾波電感L2的另一端與所述整流電路3中的二極管整流橋BI的第二交流輸入端B相連，即與二極管整流橋BI的第二橋臂中點(diǎn)相連；第三濾波電感L3的一端與所述三相交流電網(wǎng)I中的第二火線Uc相連，第三濾波電感L3的另一端與所述整流電路3中的二極管整流橋BI的第三交流輸入端C相連，即與二極管整流橋BI的第三橋臂中點(diǎn)相連，也就是說(shuō)，所述二極管整流橋BI的三個(gè)交流輸入端是其的三個(gè)橋臂中點(diǎn)。
[0033]所述整流電路3與所述開(kāi)關(guān)電路3相連，用于由濾波電路輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，其中，第一電解電容El和第一穩(wěn)定電阻Rl并聯(lián)，第二電解電容E2和第二穩(wěn)定電阻Rl并聯(lián)，第一電解電容E1、第一穩(wěn)定電阻Rl與第二電解電容E2、第二穩(wěn)定電阻Rl之間存在直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)02。所述二極管整流橋BI的正極與第一電解電容El的正極相連，形成直流電路輸出正極DCP，所述二極管整流橋BI的負(fù)極與第二電解電容E2的負(fù)極相連，形成直流電路輸出負(fù)極DCN。
[0034]所述開(kāi)關(guān)電路4與所述濾波電路2和整流電路3相連，用于補(bǔ)償諧波電流，使所述諧波電流波形接近正弦波形，其中，所述第一雙向可控開(kāi)關(guān)BDSl的一端與所述整流電路3中的二極管整流橋BI的第一交流輸入端A相連，即與二極管整流橋BI的第一橋臂中點(diǎn)相連，所述第一雙向可控開(kāi)關(guān)BDSl的另一端與所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCSl的IGBT發(fā)射極相連，也就是與所述第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCS2的集電極相連；所述第二雙向可控開(kāi)關(guān)BDS2的一端與所述整流電路3中的二極管整流橋BI的第二交流輸入端B相連，即與二極管整流橋BI的第二橋臂中點(diǎn)相連，所述第二雙向可控開(kāi)關(guān)BDS2的另一端與所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCSl的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)發(fā)射極相連,也就是與所述第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCS2的集電極相連；所述第三雙向可控開(kāi)關(guān)BDS3的一端與所述整流電路3中的二極管整流橋BI的第三交流輸入端C相連，即與二極管整流橋BI的第三橋臂中點(diǎn)相連，所述第三雙向可控開(kāi)關(guān)BDS3的另一端與所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCSl的IGBT發(fā)射極相連，也就是與所述第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCS2的集電極相連。所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCSl的IGBT集電極與所述二級(jí)管整流橋BI的直流電路輸出正極DCP相連，所述第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCS2的IGBT發(fā)射極與所述二極管整流橋BI的直流電路輸出負(fù)極DCN相連。
[0035]本實(shí)施例通過(guò)以下步驟進(jìn)行工作:
[0036]根據(jù)三相整流橋的工作原理，特別是根據(jù)三相整流系統(tǒng)的諧波電流分布規(guī)律，并考慮到諧波電流標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)了在三相電網(wǎng)電壓不同區(qū)間內(nèi)，一個(gè)電源周期中共計(jì)六個(gè)區(qū)間，采用部分強(qiáng)迫整流技術(shù)，控制濾波電容，即所述整流電路3中的第一電解電容El和第二電解電容E2中雙向可控開(kāi)關(guān)的通斷，進(jìn)而控制等效電容的大小、電容儲(chǔ)能的多少以及電壓極性，擴(kuò)大濾波電感，即所述第一濾波電感L1、第二濾波電感L2、第三濾波電感L3的導(dǎo)通角，尤其改善指電網(wǎng)相電壓過(guò)零點(diǎn)附近的電流波形，從而抑制諧波電流和改善網(wǎng)側(cè)功率因數(shù),滿足標(biāo)準(zhǔn),如ffiC61000-3-2。
[0037]在本實(shí)施例中，所述第一濾波電感L1、第二濾波電感L2、第三濾波電感L3的電感為3.5mH，電流為15A。第一電解電容El的電容為2 X 680 μ F，單只耐壓450V。第二電解電容Ε2的電容為2父68(^?，單只耐壓45(^。第一雙向可控開(kāi)關(guān)BDS1、第二雙向可控開(kāi)關(guān)BDS2、第三雙向可控開(kāi)關(guān)BDS3支持35Α/100。C，1200V,并可以采用任何現(xiàn)有或新型雙向可控開(kāi)關(guān)的型式。二極管整流橋BI支持35Α/100。C，電壓為1200V，且可以采用任何雙向可控開(kāi)關(guān)型式。第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCSl和第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)RCS2支持25Α/100。C，1200V。穩(wěn)定電阻Rl和R2為68kQ/10W。開(kāi)關(guān)頻率為20kHz。
[0038]本發(fā)明所述的高功率因數(shù)三相整流電路在三相電網(wǎng)電壓不同區(qū)間內(nèi)，采用部分強(qiáng)迫整流技術(shù)，控制濾波電容中雙向可控開(kāi)關(guān)、逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的通斷，進(jìn)而控制濾波電感，這樣便改善了指電網(wǎng)相電壓過(guò)零點(diǎn)附近的電流波形，從而實(shí)現(xiàn)抑制諧波電流和改善網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的目的。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)便，可廣泛應(yīng)用在所有的前級(jí)電路為三相整流器的電力電子變換器中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高，直流電壓平穩(wěn)。
[0039]綜上所述，本發(fā)明有`效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0040]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種高功率因數(shù)三相整流電路，其特征在于，所述高功率因數(shù)三相整流電路包括:三相交流電網(wǎng)、濾波電路、整流電路、以及開(kāi)關(guān)電路； 所述三相交流電網(wǎng)，用于給整個(gè)三相可控整流電路供電；包括第一火線、第二火線、第三火線； 所述濾波電路，與所述三相交流電網(wǎng)相連，用于濾波所述三相交流電網(wǎng)輸出的交流電；包括第一濾波電感、第二濾波電感、以及第三濾波電感； 所述整流電路，與所述開(kāi)關(guān)電路連接，用于由濾波電路輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；包括二級(jí)管整流橋、第一電解電容、第二電解電容、第一穩(wěn)定電阻和第二穩(wěn)定電阻；所述二極管整流橋具有第一橋臂、第二橋臂、及第三橋臂； 所述開(kāi)關(guān)電路，與所述濾波電路和整流電路連接，用于補(bǔ)償諧波電流，使諧波電流波形接近正弦波形；包括第一雙向可控開(kāi)關(guān)、第二雙向可控開(kāi)關(guān)、第三雙向可控開(kāi)關(guān)、第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)、以及第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)三相整流電路，其特征在于:所述濾波電路中第一濾波電感的一端與所述三相交流電網(wǎng)中的第一火線相連，第一濾波電感的另一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第一交流輸入端相連；第二濾波電感的一端與所述三相交流電網(wǎng)中的第二火線相連，第二濾波電感的另一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第二交流輸入端相連；第三濾波電感的一端與所述三相交流電網(wǎng)中的第二火線相連，第三濾波電感的另一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第三交流輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)三相整流電路，其特征在于:所述二極管整流橋的第一交流輸入端、第二交流輸入端、第三交流輸入端分別是第一橋臂中點(diǎn)、第二橋臂中點(diǎn)、第三橋臂中點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)三相整流電路，其特征在于:所述整流電路中的第一電解電容和第一穩(wěn)定電阻并聯(lián)，第二電解電容和第二穩(wěn)定電阻并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高功率因數(shù)三相整流電路，其特征在于:第一電解電容、第一穩(wěn)定電阻與第二電解電容、第二穩(wěn)定電阻之間存在直流環(huán)節(jié)中點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)三相整流電路，其特征在于:所述二極管整流橋的正極與第一電解電容的正極相連，形成直流電路輸出正極，所述二極管整流橋的負(fù)極與第二電解電容的負(fù)極相連，形成直流電路輸出負(fù)極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)三相整流電路，其特征在于:所述第一雙向可控開(kāi)關(guān)的一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第一輸入端A相連，所述第一雙向可控開(kāi)關(guān)的另一端與所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的發(fā)射極相連；所述第二雙向可控開(kāi)關(guān)的一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第二交流輸入端相連，所述第二雙向可控開(kāi)關(guān)的另一端與所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的發(fā)射極相連；所述第三雙向可控開(kāi)關(guān)的一端與所述整流電路中的二極管整流橋的第三交流輸入端相連，所述第三雙向可控開(kāi)關(guān)的另一端與所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的發(fā)射極相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)三相整流電路，其特征在于:所述第一逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的集電極與所述二級(jí)管整流橋的直流電路輸出正極相連，所述第二逆導(dǎo)開(kāi)關(guān)的發(fā)射極與所述二極管整流橋的直流電路輸出負(fù)極相連。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK103812314SQ201210445142
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月8日
【發(fā)明者】劉智翎, 劉極上, 王立軍, 李華武, 王祺, 王立新 申請(qǐng)人:上海儒競(jìng)電子科技有限公司