一種三相三線制pwm整流器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種三相三線制PWM整流器。
【背景技術】
[0002]近20年來電力電子技術得到了飛速發(fā)展，使得電力電子技術成為現(xiàn)代電工技術中最活躍的領域之一，隨著全控型器件技術的進步，出現(xiàn)了以脈寬調(diào)制(PWM)控制為基礎的各種變流裝置，比如逆變電源、變頻器、高頻開關電源以及變流器等，電力電子裝置在國民經(jīng)濟各領域中取得了廣泛的應用。
[0003]電力電子器件的廣泛使用，電網(wǎng)中的諧波污染問題也變得越來越突出，在各種電力電子裝置中，整流器占有較大一部分的比例，目前，整流裝置通常采用晶閘管相控整流和二極管不可控整流，這兩種整流方式都會導致交流側輸入電流的諧波含量增大，很大程度上污染了電網(wǎng)，使功率因數(shù)降低。鑒于諧波電流對公共用戶的巨大危害，因此必須對電網(wǎng)的電流質量進行改善。
[0004]目前改善諧波對電網(wǎng)的危害主要是在網(wǎng)側增設濾波裝置，包括采用無源濾波器PF，有源濾波器APF(Active Power Filter)和混合型有源濾波器HAPF(Hybrid ActivePower Filter)。無源濾波器在諧波源附近或公用電網(wǎng)節(jié)點裝設單調(diào)諧及高通濾波器，可以吸收諧波電流，同時還可以進行無功功率補償，運行維護也簡單。只能對單次諧波進行濾除，若要采用無源濾波器對電網(wǎng)諧波電流進行濾除，就勢必會大大增加項目的投入，而且無源濾波支路容易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，造成更大的危害。在諧波源附近和公用電網(wǎng)節(jié)點裝設并聯(lián)型或串聯(lián)型APF，可以有效地起到補償或隔離諧波的作用，并聯(lián)型還可以進行無功功率補償，但裝置造價較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型為了解決現(xiàn)有技術的上述不足，提出了一種三相三線制PWM整流器。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案:一種三相三線制PWM整流器，包括EMI濾波器、軟啟動電阻、IPM模塊、交流側電抗器、直流側電容、觸摸屏、DSP核心控制模塊，所述EMI濾波器通過與塑殼斷路器連接并入電網(wǎng);所述軟啟動電阻并聯(lián)在交流接觸器兩端;所述交流側電抗器和IPM模塊連接，所述IPM模塊輸出端經(jīng)所述直流側電容和均壓電阻連接;所述IPM模塊和所述DSP核心控制模塊連接，所述DSP核心控制模塊包括核心控制芯片DSP2812、線電壓過零同步電路、信號調(diào)理電路、故障保護處理電路、RS485轉換電路;所述線電壓過零同步電路的輸入端經(jīng)電壓傳感器PT接到A、B兩相的線電壓，輸出端接到核心控制模塊的外部中斷引腳;所述信號調(diào)理電路輸入端經(jīng)電流傳感器CT連接到電網(wǎng)，所述信號調(diào)理電路輸出端連接到所述DSP核心控制模塊的ADS85561，DS85561為AD采樣芯片。
[0007]所述RS485轉換電路和所述DSP核心控制模塊連接，所述RS485轉換電路的RS485輸出端與所述觸摸屏連接;所述故障保護處理電路輸入端分別接IGBT故障信號、過壓信號以及過流信號，所述故障保護處理電路輸出端通過繼電器與交流側接觸器連接;所述核心控制模塊通過驅動電路與所述IPM模塊連接。
[0008]優(yōu)選地，所述IPM模塊包括三組IGBT模塊，所述IGBT模塊為FF900R12IP4D模塊。
[0009]優(yōu)選地，所述的線電壓過零同步電路包括31濾波電路、限幅電路和比較電路，所述比較電路由LM393所構成的負反饋電路組成，限幅電路由兩個反并聯(lián)的肖特基二極管SS14組成。
[0010]本實用新型的工作原理是:為了實現(xiàn)網(wǎng)側電流正弦化，運行在單位功率因數(shù)，且能實現(xiàn)能量雙向流動。PWM控制技術為減少諧波提供了可行的方案。通過負載功率的檢測與前饋補償，提高逆變器的動態(tài)響應性能，實時跟蹤負載功率的變化；電壓外環(huán)采用PI閉環(huán)控制，穩(wěn)定直流側電壓，并輸出一個電壓調(diào)節(jié)信號lout;引入交流電流反饋，通過對交流電流的直接控制而使其跟蹤指令電流值，運算求出交流輸入電流指令值，實現(xiàn)指令電流信號的快速無差跟蹤，并實現(xiàn)系統(tǒng)的高功率因數(shù)PWM整流，到達電能的高效利用，減少系統(tǒng)的電壓電流畸變。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為:本實用新型具有使電流波形為具有和電壓輸入波形同相位的正弦波，電網(wǎng)側功率因數(shù)接近為1，輸入電流的諧波接近于0;能夠對直流電壓進行控制，使之恒定于給定的值，直流側負載發(fā)生變化時，具有很快的動態(tài)響應，很快的回到給定值。將其作為大功率開關電源系統(tǒng)中的整流環(huán)節(jié)，構成大功率高功率因數(shù)PWM高頻開關電源系統(tǒng)，形成了綠色環(huán)保和節(jié)能的高度統(tǒng)一。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的拓撲結構圖；
[0013]圖2為本實用新型的核心處理器外圍電路圖；
[0014]圖3為本實用新型的線電壓過零同步電路原理圖；
[0015]圖4為本實用新型的信號調(diào)理電路原理圖；
[0016]圖5為本實用新型的故障保護處理電路圖；
[0017]圖6為本實用新型的硬件過流保護電路原理圖；
[0018]圖7為本實用新型的RS485轉換電路原理圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對實用新型進行詳細的說明。
[0020]如圖1和圖2所示，本實用新型提出的三相三線制PWM整流器，包括EMI濾波器、軟啟動電阻、IPM模塊、交流側電抗器、直流側電容、觸摸屏、DSP核心控制模塊，所述EMI濾波器通過與塑殼斷路器連接并入電網(wǎng)；所述軟啟動電阻并聯(lián)在交流接觸器兩端;所述交流側電抗器和IPM模塊連接，所述IPM模塊輸出端經(jīng)所述直流側電容和均壓電阻連接;所述IPM模塊和所述DSP核心控制模塊連接，所述DSP核心控制模塊包括核心控制芯片DSP2812、線電壓過零同步電路、信號調(diào)理電路、故障保護處理電路、RS485轉換電路;所述線電壓過零同步電路的輸入端經(jīng)電壓傳感器PT接到A、B兩相的線電壓，輸出端接到核心控制模塊的外部中斷引腳;所述信號調(diào)理電路輸入端經(jīng)電流傳感器CT連接到電網(wǎng)，所述信號調(diào)理電路輸出端連接到所述DSP核心控制模塊的ADS85561 ；所述RS485轉換電路和所述DSP核心控制模塊連接，所述RS485轉換電路的RS485輸出端與所述觸摸屏連接;所述故障保護處理電路輸入端分別接IGBT故障信號、過壓信號以及過流信號，所述故障保護處理電路輸出端通過繼電器與交流側接觸器連接;所述核心控制模塊通過驅動電路與所述IPM模塊連接。
[0021 ] PWM整流器的功率模塊由三組IGBT模塊并聯(lián)構成，所述IGBT的型號FF900R12IP4D。FF900R12IP4D是一個由兩個IGBT組成的半橋模塊，上下橋臂每個IGBT都帶一個續(xù)流二極管，模塊內(nèi)部自帶一個溫敏電阻。IGBT的集電極和射極之間的耐電壓能力達到1200V，集電極過電流能力為900A，短時過電流能力高達1800A，與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管也有同樣的電壓和電流應力。英飛凌第一代中功率IGBT和續(xù)流二極管的進步就在于同等電壓、電流應力的管子飽和壓降減小，這樣功率模塊在正常工作時候的功率損耗減小。
[0022]IGBT正常工作需要滿足一定的條件，控制IGBT導通和關斷的門極驅動電壓的幅值和功率大小需滿足要求，上下橋壁PWM信號要預留一定死區(qū)時間，要求驅動模塊具有箝位保護，具備完整的故障保護功能。驅動電路板需根據(jù)以上四方面的要求進行設計，為了加強裝置的穩(wěn)定性和可靠性，我們選擇FF900R12IP4D模塊配套的專業(yè)驅動板2SP0320T。
[0023]電感的設計需要考慮滿足瞬態(tài)電流跟蹤指標要求，既要快速跟蹤指令電流，又要抑制諧波電流。當逆變器交流側電流按正弦波控制時，當電流過零時，其電流變化率最大，此時電感應該足夠小，以滿足快速跟蹤電流要求;另一方面，在正弦波電流峰值處，開關諧波電流脈動最嚴重，此時電感應該足夠大，以滿足抑制諧波電流的要求?？紤]以上兩點，根據(jù)工程經(jīng)驗，最終選取的參數(shù)為