一種基于模數(shù)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(shù)綜合控制的可控整流器，其技術(shù)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(guān)電路及直流側(cè)濾波電容構(gòu)成，所述控制電路包括控制芯片、三角波載波電路、隔離驅(qū)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(jīng)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(cè)濾波電容，控制芯片依次通過正弦波電路、比較電路、隔離驅(qū)動電路連接功率開關(guān)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(cè)輸出電流的正弦波精度，其功率因數(shù)可調(diào)，減小輸入電網(wǎng)的諧波含量，改善了電能質(zhì)量。
【專利說明】
一種基于模數(shù)綜合控制的可控整流器
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本實用新型涉及一種基于模數(shù)綜合控制的三相PWM整流裝置，具體涉及一種基于模數(shù)綜合控制的可控整流器。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，功率半導體開關(guān)器件技術(shù)不斷的進步，促進了電力電子變流技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各類電力電子裝置，如變頻器、逆變電源、高頻開關(guān)電源，這些裝置已在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是這些裝置大部分都需要整流環(huán)節(jié)，以獲得直流電壓。由于常規(guī)整流環(huán)節(jié)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(cè)，輸入電流是非正弦的，因而對電網(wǎng)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(wǎng)換流過程中，會引起電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變而產(chǎn)生大量的諧波，會對公用電網(wǎng)造成非常嚴重的影響，諧波也會加大電網(wǎng)的附加輸電損耗，降低了發(fā)電、輸電設(shè)備的利用率，增加了輸電電纜周圍介質(zhì)的電場強度，縮短了電纜的使用壽命，用電設(shè)備也會因此受到影響，而且諧波會造成電網(wǎng)局部的并聯(lián)或串聯(lián)諧振，作為一種激勵會產(chǎn)生諧波放大效應(yīng)，造成嚴重的電網(wǎng)“污染”。而且由于器件結(jié)構(gòu)的單向性，能量只能從整流側(cè)到逆變側(cè)傳遞，使系統(tǒng)不能在再生狀態(tài)下運行，其動態(tài)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(chǎn)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(shù)可控、電能雙向傳輸、直流母線電壓可調(diào)和抗負載擾動能力強等優(yōu)點外，還可以有效地抑制電網(wǎng)諧波和進行電網(wǎng)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(xiàn)代整流技術(shù)的必然趨勢。
[0004]PffM可控整流系統(tǒng)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(wǎng)側(cè)電流的動態(tài)響應(yīng)慢，電壓利用率低，且對系統(tǒng)的參數(shù)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(qū)及角度，進而計算矢量作用時間，計算過程非常復(fù)雜。因此設(shè)計一種功能全面、高輸入功率因數(shù)、控制策略簡單、計算量小、有靈活可靠的調(diào)壓能力的PWM整流器非常必要。

【發(fā)明內(nèi)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(shù)綜合控制的可控整流器，其可提高交流側(cè)輸出電流的正弦波精度，功率因數(shù)可調(diào)，減小了輸入電網(wǎng)的諧波含量，改善了電能質(zhì)量。
[0006]本實用新型的基于模數(shù)綜合控制的可控整流器，為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)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(guān)電路及直流側(cè)濾波電容構(gòu)成，所述控制電路包括控制芯片、三角波載波電路、隔離驅(qū)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(jīng)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(cè)濾波電容，控制芯片依次通過正弦波電路、比較電路、隔離驅(qū)動電路連接功率開關(guān)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(diào)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(jiān)測不同性質(zhì)負載下的功率因數(shù)，以便人工調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)來控制所需的功率因數(shù)。
[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(shù)據(jù)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(yīng)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(fā)出正弦波調(diào)制波，調(diào)制波頻率與交流電源頻率一致，幅值和相位可調(diào);通過外部模擬集成芯片發(fā)出頻率可變、幅值固定的三角波載波信號，并將得到的調(diào)制信號和載波信號進行精確地調(diào)制從而得到SPffM驅(qū)動信號。本實用新型將數(shù)字模擬控制相結(jié)合，簡化了數(shù)字化控制下的計算載波和調(diào)制波交點產(chǎn)生功率器件PffM驅(qū)動信號的不精確算法，避免了傳統(tǒng)控制算法所帶來的復(fù)雜的運算，同時又具備模擬電路快速性的優(yōu)點，實現(xiàn)了模數(shù)綜合控制，使其輸入電流非常接近正弦波，保證交流電源側(cè)輸出電流的正弦性，實現(xiàn)功率因數(shù)可調(diào)，具有良好的動態(tài)控制響應(yīng)，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(jié)構(gòu)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(shù)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(shù)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(guān)電路3及直流側(cè)濾波電容4構(gòu)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(qū)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(jīng)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(cè)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(qū)動電路7連接功率開關(guān)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(diào)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(fā)出正弦波，由三角波載波電路6發(fā)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(qū)動電路7輸出驅(qū)動功率開關(guān)電路3中功率器件導通與關(guān)斷的驅(qū)動信號，每一路驅(qū)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(guān)電路3內(nèi)開關(guān)管的導通與關(guān)斷。同一橋臂的上下兩個功率開關(guān)器件總是互補導通和關(guān)斷的，而同一橋臂的上下開關(guān)器件避免直通由硬件電路依據(jù)功率器件特點實現(xiàn)死去設(shè)定。本實施方式中模數(shù)結(jié)合的控制方法與常規(guī)SPWM控制算法相比，不需要軟件計算大量的載波與調(diào)制波交點，減少了軟件計算所需的內(nèi)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(diào)制波與載波相交時，由它們的交點確定開關(guān)器件的通斷時刻。
[0019]PWM調(diào)制波產(chǎn)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(diào)制波為upt=mcOS(cot-0)，通過調(diào)節(jié)調(diào)制電壓的幅值和網(wǎng)側(cè)電壓與調(diào)制電壓的相位差可以使網(wǎng)側(cè)電壓和電流相位發(fā)生改變，從而達到調(diào)節(jié)功率因數(shù)的目的。
【主權(quán)項】
1.一種基于模數(shù)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(guān)電路(3)及直流側(cè)濾波電容(4)構(gòu)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(qū)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(jīng)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(cè)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(qū)動電路(7)連接功率開關(guān)電路(3)，所述比較電路(8)連接三角波載波電路(6)。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于模數(shù)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(diào)理電路(12)連接控制芯片(5)。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于模數(shù)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(quán)利要求1所述的一種基于模數(shù)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(quán)利要求1所述的一種基于模數(shù)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(fā)明人】康爾良, 谷博文
【申請人】哈爾濱理工大學