一种三相宽频交流输入自适应同步整流电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种三相宽频交流输入自适应同步整流电路及控制方法，包括依次连接的发电机三相交流电源、电流检测电路和电压检测电路，所述电流检测电路和电压检测电路之间连接有三相整流电路和直流稳压输出电路；三相整流；滤波；直流稳压输出。本发明专利技术采用电流传感器或者其他方式得到电流值并设定其相应的阈值，来控制相应场效应管的开通关断，进而实现宽频三相交流输入的电源转换，使得电源转换整流电路在三相输入频率变换的情况下仍能正常工作，而且电路简单，控制方便，使整流电路具有控制简单、转换效率高、发热量少、自适应的特点，适用于高转速发电机电源转换电路。

【技术实现步骤摘要】
一种三相宽频交流输入自适应同步整流电路及控制方法
本专利技术涉及一种宽频自适应同步整流电路及控制策略，更具体的说，是涉及一种三相宽频交流输入自适应同步整流电路及控制方法。
技术介绍
随着电力电子的发展，对某些电子设备如航空发电机等体积重量要求越来越轻量化、所要求的输出功率也越来越大。传统的电力电子转换电路，一般采用二极管方式进行整流转换，由于二极管本身的压降特性，导致转换效率低，发热量大。特别是在高频三相交流输入时，低压大电流的场合下，传统的转换电路更是无法控制。一般解决方法采用场效应管(MOSFET)，来替代二极管进行整流，亦成为同步整流。另外，较为先进的控制是采用电压模型进行矢量跟随控制，虽然能很大程度上提高转换效率，但是算法比较复杂，而且在电源输入侧如果有谐波会是转换控制变得紊乱，不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种三相宽频交流输入自适应同步整流电路及控制方法，采用电流传感器或者其他方式得到电流值并设定其相应的阈值，来控制相应场效应管的开通关断，进而实现宽频三相交流输入的电源转换，使得电源转换整流电路在三相输入频率变换的情况下仍能正常工作，而且电路简单，控制方便，使整流电路具有控制简单、转换效率高、发热量少、自适应的特点。本专利技术的目的可通过以下技术方案实现。一种三相宽频交流输入自适应同步整流电路，包括依次连接的发电机三相交流电源、电流检测电路和电压检测电路，所述电流检测电路和电压检测电路之间连接有三相整流电路和直流稳压输出电路；所述三相整流电路包括构成三相同步整流桥的第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管，所述第一场效应管、第三场效应管和第五场效应管的漏极均连接在一起，共漏极端；所述第二场效应管、第四场效应管和第六场效应管的源极均连接在一起，共源极端；所述共漏极端和共源极端之间串联有第一电感和第一电容；所述直流稳压输出电路包括并联于第一电容两端的第七场效应管和第八场效应管，且第七场效应管和第八场效应管相互串联，所述第八场效应管的漏极和源极之间并联有第二电感和第二电容，且第二电感和第二电容相互串联，电压检测电路并联于第二电容两端；所述电流检测电路的三相电流输出端连接至MCU的电流输入端，所述电压检测电路的电压输出端连接至MCU的电压输入端，所述MCU的电流输出端分别连接至第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管的栅极，所述MCU的电压输出端分别连接至第七场效应管和第八场效应管的栅极。所述第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极均连接至电流检测电路的A相电流输出端；所述第三场效应管的源极和第四场效应管的漏极均连接至电流检测电路的B相电流输出端；所述第五场效应管的源极和第六场效应管的漏极均连接至电流检测电路的C相电流输出端。所述第七场效应管的源极和第八场效应管的漏极串联在一起。所述第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管和第八场效应管均采用N型MOSFET场效应管。本专利技术的目的还可通过以下技术方案实现。一种三相宽频交流输入自适应同步整流电路的控制方法，包括以下步骤：步骤一，三相整流：发电机三相交流电源供电，当电流检测电路检测到有电流输入后，会将检测到的三相电流值分别送给MCU，将三相电流值分别与设定阈值进行比较：若某一相电流值大于正设定阈值i＞+Ith，则MCU向源极与该相电流输出端相连接的场效应管发送开通的脉冲信号，使此场效应管导通；若某一相电流值小于负设定阈值i＜-Ith，则MCU向漏极与该相电流输出端相连接的场效应管发送开通的脉冲信号，使此场效应管导通；若某一相电流值处于正设定阈值和负设定阈值之间-Ith≤i≤+Ith，则MCU均未向与该相电流输出端相连接的两个场效应管发送开通的脉冲信号，通过此两个场效应管的寄生二极管来流过电流。步骤二，滤波：经过第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管构成的三相同步整流桥整流后的直流电压，输入到第一电感和第一电容组成的LC滤波器滤波成为未稳定的直流电压；步骤三，直流稳压输出：电压检测电路输出的电压反馈信号送至MCU，MCU通过周期性检测电压反馈信号与设定电压值的大小，来决定输出开通第七场效应管或第八场效应管的脉冲控制信号，第七场效应管的脉冲控制信号和第八场效应管的脉冲控制信号构成互补输出控制信号。步骤一中所述三相电流的控制逻辑均相同，且每一相电流均独立工作，互不干扰。步骤三中MCU通过周期性检测电压反馈信号与设定电压值的大小具体过程：①第一个周期：电压反馈信号小于设定电压值，MCU发送导通第七场效应管的脉冲控制信号PWM7，第七场效应管导通；设定PWM7占空比为90％，当到达90％时，PWM7和PWM8都关闭；②第二个周期：电压反馈信号小于设定电压值，仍然开通第七场效应管，第八场效应管关闭；电压反馈信号大于或等于设定电压值，关闭PWM7输出，PWM7关闭后，引入一段死区时间，然后开通PWM8通过第八场效应管续流；在到达PWM7占空比90％时，PWM7和PWM8同时关闭；③第三个周期：电压反馈信号大于或等于设定电压值，本周期PWM7不再开通，PWM8开通，电路通过第八场效应管续流，在达到占空比90％处时，关断PWM8；④第四个周期：电压反馈信号小于设定电压值，PWM7开通，然后电压反馈信号大于或等于设定电压值，关断PWM7，延时一段死区时间后，开通PWM8，最后到达占空比90％处时关闭PWM8；⑤第五周期及之后重复循环执行上述①～④四个周期的控制逻辑。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)本专利技术通过电流检测电路得到电流值，并根据设定的导通阈值，来控制相应场效应管的开通关断作为整流桥，进而实现宽频三相交流输入的电源转换，使得电源转换整流电路在三相输入频率变换的情况下仍能正常工作；(2)本专利技术采用可控的MOSFET场效应管代替不可快速整流二极管具有同步行续流作用，降低损耗，使整流电路管耗大大的降低；对于低压大电流整流，特别是当电压较低时，本专利技术利用率更高；另外将场效应管并联分流，这样既可以使流过每个场效应管电流减小为原来一半，是的管耗消耗更小。(3)本专利技术具有对输入三相输入具有宽频自适应、抗干扰强、电路简单控制方便、转换效率高、功耗低、发热量小的优点。附图说明图1是本专利技术的电路原理图；图2是本专利技术中MCU部分电路图；图3是本专利技术中交流侧整流控制工作过程波形图；图4是本专利技术中直流侧稳压控制工作过程波形图。附图标记:GA发电机三相交流电源；Q1第一场效应管；Q2第二场效应管；Q3第三场效应管；Q4第四场效应管；Q5第五场效应管；Q6第六场效应管；Q7第七场效应管；Q8第八场效应管；C1第一电容；C2第二电容；L1第一电感；L2第二电感。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。如图1所示，本专利技术的三相宽频交流输入自适应同步整流电路，包括依次连接的发电机三相交流电源GA、电流检测电路、三相整流电路、直流稳压输出电路和电压检测电路。电流检测电路检测输入的三相交流电的值，对发电机三相交流电源GA输出的三相电流进行采样并进行比较或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相宽频交流输入自适应同步整流电路，包括依次连接的发电机三相交流电源、电流检测电路和电压检测电路，其特征在于，所述电流检测电路和电压检测电路之间连接有三相整流电路和直流稳压输出电路；所述三相整流电路包括构成三相同步整流桥的第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管，所述第一场效应管、第三场效应管和第五场效应管的漏极均连接在一起，共漏极端；所述第二场效应管、第四场效应管和第六场效应管的源极均连接在一起，共源极端；所述共漏极端和共源极端之间串联有第一电感和第一电容；所述直流稳压输出电路包括并联于第一电容两端的第七场效应管和第八场效应管，且第七场效应管和第八场效应管相互串联，所述第八场效应管的漏极和源极之间并联有第二电感和第二电容，且第二电感和第二电容相互串联，电压检测电路并联于第二电容两端；所述电流检测电路的三相电流输出端连接至MCU的电流输入端，所述电压检测电路的电压输出端连接至MCU的电压输入端，所述MCU的电流输出端分别连接至第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管的栅极，所述MCU的电压输出端分别连接至第七场效应管和第八场效应管的栅极。...

【技术特征摘要】
1.一种三相宽频交流输入自适应同步整流电路，包括依次连接的发电机三相交流电源、电流检测电路和电压检测电路，其特征在于，所述电流检测电路和电压检测电路之间连接有三相整流电路和直流稳压输出电路；所述三相整流电路包括构成三相同步整流桥的第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管，所述第一场效应管、第三场效应管和第五场效应管的漏极均连接在一起，共漏极端；所述第二场效应管、第四场效应管和第六场效应管的源极均连接在一起，共源极端；所述共漏极端和共源极端之间串联有第一电感和第一电容；所述直流稳压输出电路包括并联于第一电容两端的第七场效应管和第八场效应管，且第七场效应管和第八场效应管相互串联，所述第八场效应管的漏极和源极之间并联有第二电感和第二电容，且第二电感和第二电容相互串联，电压检测电路并联于第二电容两端；所述电流检测电路的三相电流输出端连接至MCU的电流输入端，所述电压检测电路的电压输出端连接至MCU的电压输入端，所述MCU的电流输出端分别连接至第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管的栅极，所述MCU的电压输出端分别连接至第七场效应管和第八场效应管的栅极。2.根据权利要求1所述的三相宽频交流输入自适应同步整流电路，其特征在于，所述第一场效应管的源极和第二场效应管的漏极均连接至电流检测电路的A相电流输出端；所述第三场效应管的源极和第四场效应管的漏极均连接至电流检测电路的B相电流输出端；所述第五场效应管的源极和第六场效应管的漏极均连接至电流检测电路的C相电流输出端。3.根据权利要求1所述的三相宽频交流输入自适应同步整流电路，其特征在于，所述第七场效应管的源极和第八场效应管的漏极串联在一起。4.根据权利要求1所述的三相宽频交流输入自适应同步整流电路，其特征在于，所述第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管和第八场效应管均采用N型MOSFET场效应管。5.上述权利要求1至4所述三相宽频交流输入自适应同步整流电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，三相整流：发电机三相交流电源供电，当电流检测电路检测到有电流输入后，会将检测到的三相电流值分别送给MCU，将三相电流值分别与设定阈值进行比较：若某一相电流值大于正设定阈值i＞+I...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，杨常伟，
申请(专利权)人：天津锐微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12