一种三相矩阵式交交变换器制造技术

本实用新型专利技术提供一种三相矩阵式交交变换器。本实用新型专利技术的目的在于提供一种线路合理，结构紧凑，节能环保，谐波污染低，功率因数高，适用于大、中、小及特大功率场合的三相矩阵式交交变换器。本实用新型专利技术的采用的技术方案包括主电路和控制电路，所述的主电路包括输入滤波电路、双向开关矩阵、隔离驱动保护电路和缓冲电路，所述的控制电路包括DSP&CPLD控制电路、输入电压检测电路和输出电流方向检测电路，所述的主电路的输入端与三相电源连接，输出端与负载连接。本实用新型专利技术相比现有技术具有如下优点：能量双向流通，可实现四象限运行；输入功率因数可任意调节，且与负载功率因数无关；具有良好的输入输出特性。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种三相矩阵式交交变换器。本技术的目的在于提供一种线路合理，结构紧凑，节能环保，谐波污染低，功率因数高，适用于大、中、小及特大功率场合的三相矩阵式交交变换器。本技术的采用的技术方案包括主电路和控制电路，所述的主电路包括输入滤波电路、双向开关矩阵、隔离驱动保护电路和缓冲电路，所述的控制电路包括DSP&CPLD控制电路、输入电压检测电路和输出电流方向检测电路，所述的主电路的输入端与三相电源连接，输出端与负载连接。本技术相比现有技术具有如下优点：能量双向流通，可实现四象限运行；输入功率因数可任意调节，且与负载功率因数无关；具有良好的输入输出特性。【专利说明】一种三相矩阵式交交变换器
本技术涉及电力电子电路技术，一种变换器，特别是一种三相矩阵式交交变换器。
技术介绍
目前常用的变换器有交-直-交和交-交两种方式。交-直-交变换器:是当前变换器的主流产品，但随着工业电气自动化的不断进步，以及节能和环保要求的提高，目前占主导地位的交-直-交变换器仍有许多方面存在不足，对电网的谐波污染、功率因数低、整体结构庞大复杂、成本高等。传统的三相交-交变换器由三组反并联晶闸管可逆桥式变流器组成，采用晶闸管自然换流方式，工作稳定可靠。交交变频的最高输出频率是电网频率的1/3?1/2，在大功率低频范围有很大的优势。交交变换器没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路及滤波部分。但因其功率因数低，高次谐波多，输出频率低，变化范围窄，使用元件数量多使之应用受到了 一定的限制。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种线路合理，结构紧凑，节能环保，谐波污染低，功率因数高，适用于大、中、小及特大功率场合的三相矩阵式交交变换器。本技术的采用的技术方案包括主电路和控制电路，所述的主电路包括输入滤波电路、双向开关矩阵、隔离驱动保护电路和缓冲电路，所述的控制电路包括DSP&CPLD控制电路、输入电压检测电路和输出电流方向检测电路，所述的主电路的输入端与三相电源连接，输出端与负载连接。所述的三相矩阵式交交变换器，其特征在于:所述的输入滤波电路由电感和电容组成，输入端与三相电源连接。所述的三相矩阵式交交变换器，其特征在于:所述的双向开关矩阵由9个组成矩阵形式的双向开关组成，三相矩阵式交交变换器的三相交流输入线和三相交流输出线的交叉点由双向开关连接，共有9个双向开关，组成矩阵形式的双向开关矩阵。所述的三相矩阵式交交变换器，其特征在于:所述的隔离驱动保护电路由IGBT驱动芯片及外围电路组成，连接CPLD控制电路和双向开关矩阵。所述的三相矩阵式交交变换器，其特征在于:所述的缓冲电路由两组快速恢复二极管和缓冲电容组成，一端连接输入滤波电路的输出，一端连接双向开关矩阵的输出。所述的三相矩阵式交交变换器，其特征在于:所述的DSP&CPLD控制电路，由DSP控制电路和CPLD控制电路组成，DSP与CPLD通过I/O接口连接。所述的三相矩阵式交交变换器，其特征在于:所述的输入电压检测电路由霍尔传感器、调理电路组成，采集三相输入电压信号送给DSP控制电路。所述的三相矩阵式交交变换器，其特征在于:所述的输出电流方向检测电路、霍尔传感器、调理电路组成，采集三相输出电流信号送给CPLD控制电路。所述的三相矩阵式交交变换器，其特征在于:所述的双向开关由两个IGBT管共发射极反向串联组成。所述的三相矩阵式交交变换器，其特征在于:所述的IGBT管集成有快速恢复二级管。本技术相比现有技术具有如下优点:能量双向流通，可实现四象限运行；输入功率因数可任意调节，且与负载功率因数无关；具有良好的输入输出特性；不需要中间直流储能环节；可获得正弦波的输入电流和输出电压，能主动抑制谐波，对电网的谐波污染小。可用于交流电机拖动控制系统及双馈风力发电系统。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的电路原理框图；图2双向开关矩阵的拓扑结构图；图3双向开关矩阵中的双向开关拓扑结构图。图中:1-DSP&CPLD控制电路，I1-输入电压检测电路，II1-隔离驱动保护电路，IV -输出电流方向检测电路，V -双向开关矩阵，V1-缓冲电路，νπ -输入滤波电路。【具体实施方式】下面结合说明书附图对本技术作进一步说明:参照图1?图3，本技术包括主电路和控制电路。主电路包括输入滤波电路νπ、隔离驱动保护电路II1、双向开关矩阵V和缓冲电路VI。所述控制电路包括DSP&CPLD控制电路1、输入电压检测电路II和输出电流方向检测电路IV。所述述的DSP&CPLD控制电路I，由DSP控制电路和CPLD控制电路组成，所述DSP控制电路与CPLD控制电路通过I/O接口连接。所述的输入滤波电路VL由电感、电容组成，输入端与三相电源连接，用于滤除矩阵变换器输入电流的高次谐波，改善输入电流波形。所述的缓冲电路VI，由两组快速恢复二极管(各六只)和缓冲电容构成，一端连接输入滤波电路的输出，一端连接双向开关矩阵的输出。用于抑制故障状态下矩阵变换器输入侧(电网侦彳)和输出侧(负载侦D可能出现的过电压。所述的输出电流方向检测电路IV，由霍尔传感器、调理电路组成，调理电路对霍尔传感器输出的电流信息进行限幅、滤波、整形、定标处理，送入CPLD控制电路，对矩阵变换器三相输出电流大小及方向进行检测，为换流提供电流方向信号，为保护电路提供过流信号。所述的隔离驱动保护电路III，由驱动芯片及外围电路组成，连接CPLD控制电路和双向开关矩阵，将CPLD控制电路输出的脉冲信号进行功率放大，驱动双向开关矩阵中的开关管的导通与关断。所述的输入电压检测电路II，由霍尔传感器、调理电路组成，调理电路对霍尔传感器输出的电压信息进行限幅、滤波、整形、定标处理，送入DSP控制电路，对三相输入电压的周期和相位进行检测，为实现输入电流的相位提供参考，控制矩阵变换器输入功率因数。所述的双向开关矩阵V，三相矩阵式交交变换器中，变换器的三相交流输入线和三相交流输出线的交叉点由双向开关连接，共有9个双向开关，组成矩阵形式的双向开关矩阵。双向开关由两个IGBT管(集成有快速恢复二级管)共发射极反向串联组成。所述的DSP&CPLD控制电路I，由DSP控制电路执行调制算法程序，产生多路PWM信号，送到CPLD控制电路换流逻辑电路，CPLD控制电路换流逻辑电路综合DSP控制电路输出的PWM信号及电流方向检测信号，执行换流算法，产生18路脉冲信号，经过隔离驱动保护电路得到9个双向开关的18路IGBT驱动芯片的驱动脉冲。上述方案，所述电压检测电路将检测到的变换器的电压输入信号送到DSP控制电路的A/D转换电路，根据给定期望输出电压幅值、相位和频率。DSP控制电路执行调制算法程序，产生多路PWM信号，送到CPLD控制电路换流逻辑电路，CPLD控制电路换流逻辑电路综合DSP控制电路输出的PWM信号及电流方向检测信号，执行换流算法，产生18路脉冲信号，经过隔离驱动保护电路得到9个双向开关的18路IGBT驱动芯片的驱动脉冲，将驱动保护电路中短路或过流故障信息实时送回控制电路，通过对9个双向开关的逻辑控制，实现对电源电压和频率的变换，以向负载提供幅值和频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相矩阵式交交变换器，其特征在于：该三相矩阵式交交变换器包括主电路和控制电路，所述的主电路包括输入滤波电路、双向开关矩阵、隔离驱动保护电路和缓冲电路，所述的控制电路包括DSP&CPLD控制电路、输入电压检测电路和输出电流方向检测电路，所述的DSP&CPLD控制电路由DSP控制电路和CPLD控制电路组成，所述的主电路的输入端与三相电源连接，输出端与负载连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华圣，马万庆，葛华勇，
申请(专利权)人：浙江天煌科技实业有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33