基于三相pwm整流與多單元不控整流的混合變換系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及三相整流技術(shù)，尤其涉及基于三相電壓型PffM整流與多單元不控整流的混合AC/DC變換系統(tǒng)，屬于電力電子交流技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)及經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，對大功率電源的要求也越來越高，傳統(tǒng)的大功率電源諧波大功率因數(shù)低，不僅對電網(wǎng)有較大影響同時會造成較大的損耗，為了實現(xiàn)單位功率因數(shù)常采用有源濾波器、PFC、三相電壓型PffM整流器；其中三相電壓型PffM整流器可以從根源上消除輸入電流諧波，且具有單位功率因數(shù)而受到當(dāng)前電力電子領(lǐng)域廣泛關(guān)注，但是由于其成本過高，多機并聯(lián)存在環(huán)流等技術(shù)難關(guān)而無法普及使用。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有改善大功率電源諧波及功率因數(shù)存在的問題，本實用新型目的在于提供一種穩(wěn)定可靠成本低廉低電流諧波單位功率因數(shù)的大功率混合AC/DC變換系統(tǒng)。
[0004]本實用新型為達到上述目的，所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]基于三相電壓型PffM整流與多單元不控整流的混合AC/DC變換系統(tǒng)，包括:三相電抗器、三相電壓型PWM整流模塊、三相不可控整流橋模塊組、電容、DSP控制電路。所述的三相電抗器一端與三相電網(wǎng)連接，另一端分別與三相電壓型PWM整流模塊橋臂的中點及各三相不可控整流橋模塊橋臂的中點連接，即三相電壓型PWM整流模塊同三相不可控整流橋模塊組的輸入端并聯(lián)連接；所述的三相電壓型PWM整流模塊采用六開關(guān)三相半橋式電路拓撲；所述的三相不控整流器模塊組的各個模塊均由三相二極管整流橋模塊組成。
[0006]所述變換系統(tǒng)的輸出有多種可選工作模式:(I)所述的三相不可控整流橋模塊組中各三相不控整流橋模塊的輸出端均與同一個負載RL和電容CL相連實現(xiàn)并聯(lián)，而三相電壓型PffM整流模塊不帶負載工作，三相電壓型PffM整流模塊輸出僅與電容CO相連；(2)所述的三相不可控整流橋模塊組中各三相不控整流橋模塊的輸出端均與同一個負載RL和電容CL相連實現(xiàn)并聯(lián)，而三相電壓型PffM整流模塊帶負載工作，此時三相電壓型PWM整流模塊的輸出與電容CO、負載R*并聯(lián)；(3)所述的三相不可控整流橋模塊組中各三相不控整流橋模塊的輸出端各自獨立帶負載(R1...RN)，每個負載分別與電容(Cl...CN)并聯(lián)，而三相電壓型PWM整流模塊不帶負載工作，三相電壓型PWM整流模塊的輸出僅與電容CO相連；
(4)所述的三相不可控整流橋模塊組中各三相不控整流橋模塊的輸出端各自獨立帶負載(R1...RN)，每個負載分別與電容(Cl...CN)并聯(lián)，而三相電壓型PffM整流模塊帶負載工作，此時三相電壓型PWM整流模塊的輸出與電容CO、負載R*并聯(lián)。
[0007]所述三相電抗器的電感量可根據(jù)系統(tǒng)諧波及功率的要求選擇，作為優(yōu)選其范圍為0.1mH?1.5mH ;所述的電容的電容值根據(jù)系統(tǒng)輸出電壓紋波的要求選擇，作為優(yōu)選其范圍為 2000uf ?6000uf。
[0008]用于上述所述的基于三相電壓型PffM整流與多單元不控整流的混合AC/DC變換系統(tǒng)控制方法是:(a)利用鎖相電路得到a相電網(wǎng)ea的過零點，DSP根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過零點實時計算電網(wǎng)周期，并以此更改控制周期，同時根據(jù)a相電網(wǎng)ea的過零點計算三相輸入電網(wǎng)電壓值(ea、eb、eC) ; (b)利用電流霍爾傳感器分別采樣三相電抗器的輸入電流值(ia、ib、ic)、采用分壓法采樣三相電壓型PffM整流模塊直流側(cè)電容CO兩端的直流電壓值U*，并通過調(diào)理運放電路轉(zhuǎn)換為O?3V電壓；(C)DSP控制電路根據(jù)采樣值((a)和(b)得到的)進行控制計算，具體控制方法可采用常用的前饋解耦控制、電流預(yù)測控制、模糊控制來實現(xiàn)單位功率因數(shù)控制；在所述的幾種工作模式及不同的功率輸出級別下，可采用同樣的控制方法，不需單獨調(diào)整，簡單易行。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0010]1、成本低、且效率高；
[0011]本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用時只需要控制一個三相電壓型PffM整流模塊，根據(jù)工作的需求增減并聯(lián)的三相不控整流模塊即可，成本低，效率高。
[0012]2、實現(xiàn)三相不控整流模塊直流側(cè)輸出電壓的可控性；
[0013]采用本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可通過控制交流側(cè)電抗器輸入電流來控制三相電壓型PffM整流模塊輸入側(cè)電壓，從而實現(xiàn)三相電壓型PWM整流模塊直流側(cè)輸出電壓的可控。由于本系統(tǒng)三相電壓型PWM整流模塊與N單元三相不控整流模塊組的輸入端并聯(lián)連接，則可實現(xiàn)N單元三相不控整流模塊組直流側(cè)輸出電壓的可控。
[0014]3、輸入單位功率因數(shù)；
[0015]本系統(tǒng)通過三相電壓型PffM整流模塊直接控制交流側(cè)電抗器輸入電流，間接控制三相電壓型PWM整流模塊交流輸入側(cè)電流，從而調(diào)整三相電壓型PWM整流模塊對系統(tǒng)的無功功率補償，實現(xiàn)交流輸入側(cè)單位功率因數(shù)運行。
[0016]4、系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，不存在環(huán)流。
[0017]本系統(tǒng)中含有三相不控整流模塊，由于二極管的單相導(dǎo)電性，系統(tǒng)不可能產(chǎn)生環(huán)流。由于系統(tǒng)只需要控制一個三相電壓型PWM整流模塊，跟現(xiàn)有系統(tǒng)需要控制兩個及以上三相電壓型PWM整流模塊相比更加可靠穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0018]圖1a是本實用新型的基于三相電壓型PffM整流與多單元不控整流的混合AC/DC變換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖1b為三相電壓型PffM整流模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖1c為三相不控整流模塊單元結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖1d為三相不可控整流橋模塊組各自帶負載的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖1e為三相電壓型PffM整流模塊帶負載的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖2a?圖2c分別是工作在模式(一)時的matlab仿真輸出電壓U*(三相電壓型PffM整流模塊直流側(cè)輸出電壓)、Uo (三相不可控整流橋模塊組并聯(lián)時直流側(cè)輸出電壓)和輸入電壓ea (電網(wǎng)a相電壓)、輸入電流ia (交流輸入a相電流)的效果圖。
[0024]圖3a?圖3c分別是工作在模式(二)時的matlab仿真輸出電壓U* (三相電壓型PffM整流模塊直流側(cè)輸出電壓)、Uo (三相不可控整流橋模塊組并聯(lián)時直流側(cè)輸出電壓)和輸入電壓ea (電網(wǎng)a相電壓)、輸入電流ia(交流側(cè)a相輸入電流)的效果圖。
[0025]圖4a?圖4c分別是工作在模式(三)時的matlab仿真輸出電壓U* (三相電壓型PffM整流模塊直流側(cè)輸出電壓)、Uon (N單元三相不控整流橋模塊直流側(cè)各自輸出電壓)和輸入電壓ea (電網(wǎng)a相電壓)、輸入電流ia(交流側(cè)a相輸入電流)的效果圖。
[0026]圖5a?圖5c分別是工作在模式(四)時的matlab仿真輸出電壓U*(三相電壓型PffM整流模塊直流側(cè)輸出電壓)、Uon (N單元三相不控整流橋模塊直流側(cè)各自輸出電壓)和輸入電壓ea (電網(wǎng)a相電壓)、輸入電流ia(交流側(cè)a相輸入電流)的效果圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將