一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器制造技术

本发明专利技术提供了一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，属于电力电子技术领域。该串联型12脉波整流器电力电子变换器与中高频移相变压器共同组成电力电子变压器。电力电子变换器包括两组三相二极管整流桥、开关管、二极管、钳位电路和控制电路。电力电子变换器由控制电路控制两个开关管通断，对输入的交流电进行升频，中高频变压器主要用来移相与隔离，两组三相全桥整流电路串联连接，输出电压加倍，直流侧采用大电容滤波。本发明专利技术所述基于低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，减小了移相变压器的体积，减轻了其重量，且电力电子变换器的结构简单，无源器件少，可靠性高，效果稳定。本发明专利技术适应于中高频大功率整流场合。

【技术实现步骤摘要】
一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器
本专利技术涉及一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，属于电力电子

技术介绍
多脉波整流器可靠性高，稳定性强，多应用于电解，电镀，电力系统等大功率场合。移相变压器是多脉波整流电路的必需器件，其主要作用是为整流桥提供几组存在相位差的三相电压。但是其移相变压器体积大，质量重，多脉波整流器的功率密度不高等问题严重限制了多脉波整流器的应用场合。为此将电力电子变压器应用于多脉波整流电路中，进而解决移相变压器体积庞大，质量重等问题，但是电力电子变压器中的电力电子变换器开关器件复杂程度高，不易控制，又一定程度上限制了多脉波整流器的应用场合。于是将低复杂度的电力电子变换器与传统的移相变压器相结合，既能降低电力电子变换器的复杂程度，易于控制，又可拥有中高频变压器的小体积与轻质量的优点。所以，一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器应运而生。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了减小移相变压器的体积和降低其重量，提升多脉波整流器的功率密度，以及降低电力电子变换器开关器件的复杂程度，进而提供一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，所述使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器包括输入电感、电力电子变换器、中高频移相变压器、第一组三相全桥整流电路、第二组三相全桥整流电路、第一个直流侧电容、第二个直流侧电容、负载和PWM控制电路；电力电子变换器与中高频移相变压器共同组成电力电子变压器；输入电感左端分别与三相电压源相连，输入电感右端分别与中高频移相变压器的每相原边双绕组的中心点相连；中高频移相变压器的两组绕组的异名端分别与电力电子变换器的两组三相整流桥相连；电力电子变换器的两个开关管的通断受控于PWM控制电路的控制信号；中高频移相变压器的两个副边绕组分别采用星型联结和角型联结，中高频移相变压器的两个副边绕组输出两组相位相差30°的三相电压；第一组三相全桥整流电路的输入端与中高频移相变压器的输出端a1、b1、c1相连，第二组三相全桥整流电路的输入端与中高频移相变压器的输出端a2、b2、c2相连；第一组三相全桥整流电路和第二组三相全桥整流电路串联连接，输出电压加倍；第一个直流侧电容与第二个直流侧电容串联连接；第一组三相全桥整流电路和第二组三相全桥整流电路与第一个直流侧电容和第二个直流侧电容及负载并联连接。本专利技术一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，输入电感Ls为包括高频变压器漏感在内的整流器总电感，并分别与三相交流电压源usa、usb、usc串联连接。本专利技术一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，其特征在于：电力电子变换器与中高频移相变压器共同组成电力电子变压器，电力电子变换器由三相二极管整流桥、开关管、二极管以及钳位电路共同组成，中高频移相变压器一次侧的两组绕组相位相差180°，第一组绕组连接三相二极管整流桥Rec3，第二组绕组连接三相二极管整流桥Rec4；整流桥Rec3和Rec4分别与开关管S1和S2并联连接，通过二极管D1、D2和D3、D4共用一个钳位电路。本专利技术一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，所述控制电路由电压相位采样电路、控制信号生成电路以及驱动电路三部分组成，采样电路对电压usa相位进行采样，将采集到的相位信息送入到控制信号生成电路中；PWM控制电路使用占空比为0.5的高频方波信号控制开关管S1和S2的开通关断，将输入工频交流电变换为高频交流电；开关管S1和S2的控制信号严格同步，以确保整流器的三相平衡。本专利技术一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，所述中高频移相变压器采用隔离式变压器结构来提高整流器的可靠性，中高频移相变压器由3根芯柱组成，每根芯柱上有2个原边绕组和2个副边绕组，高频变压器原边两组绕组的匝比满足N1:N2＝1:1，相位相差180°，副边2个绕组分别采用星型联结和角型联结，星型联结的绕组与角型联结的绕组匝比为1:1.73，电力电子变压器副边绕组输出的两组三相电压幅值相等；星型联结的绕组与原边绕组电压相位相同，角型联结的绕组与原边绕组相位相差30°。本专利技术一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，第一组三相全桥整流电路和第二组三相全桥整流电路串联连接，输出电压加倍；第一个直流侧电容与第二个直流侧电容采用大电容滤波。本专利技术一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，电力电子变换器与中高频移相变压器共同组成电力电子变压器，通过使用占空比为0.5的高频方波信号控制开关管S1和S2的开通关断，将输入工频交流电变换为高频交流电，从而降低移相变压器的体积与质量。相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1)相对于工频自耦变压器，该变压器原副边隔离，可靠系数高，可以实现电压等级的变换。2)电力电子变换器复杂度低，仅适用于两个有源开关器件。3)控制方式为开环控制，控制方法简单，控制效果稳定。4)本专利技术所采用的两个整流桥串联连接，整流器输出电压加倍，适用于高压场合。5)本专利技术所采用的输出电容为大电容，由于大电容的稳压作用，整流器输出电压维持恒定。附图说明图1为本专利技术的电路结构示意图；图2为本专利技术所采用的隔离变压器绕组结构图；图3为本专利技术电力电子变换器开关管S1和S2控制信号的开关函数；图4为本专利技术a相高频变压器输入电压波形；图5为本专利技术的电力电子变换器的工作模态I的电路图；图6为本专利技术的电力电子变换器的工作模态II的电路图；图7为本专利技术所采用的控制电路图；图1中，usa、usb、usc为三相交流电源，ia、ib、ic为三相输入电流，ia3、ib3、ic3，ia4、ib4、ic4，为隔离变压器原边输出绕组电流，ia1、ib1、ic1为中高频移相变压器角形联结副边绕组输出电流，也即第一组三相全桥整流电路的输入电流，ia2、ib2、ic2为中高频移相变压器星形联结副边绕组输出电流，也即第二组三相全桥整流电路的输入电流，iRec1是第一组三相全桥整流电路的输出电流，iRec2是第二组三相全桥整流电路的输出电流，io为负载电流。uo为负载电压。图2中，a、b、c为中高频移相变压器原边绕组，a1、b1、c1、a2、b2、c2为中高频移相变压器副边绕组。N1，N2为原边绕组匝数，N3为副边星形联结绕组匝数，N4为副边角形联结绕组匝数。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式所述的一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，其特征在于，它包括：输入电感、电力电子变换器、中高频移相变压器、第一组三相全桥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，其特征在于，它包括：输入电感(1)、电力电子变换器(2)、中高频移相变压器(3)、第一组三相全桥整流电路(4)、第二组三相全桥整流电路(5)、第一个直流侧电容(6)、第二个直流侧电容(7)、负载(8)和PWM控制电路(9)；电力电子变换器(2)与中高频移相变压器(3)共同组成电力电子变压器；输入电感(1)左端分别与三相电压源相连，输入电感(1)右端分别与中高频移相变压器(3)的每相原边双绕组的中心点相连；中高频移相变压器(3)的两组绕组的异名端分别与电力电子变换器(2)的两组三相整流桥相连；电力电子变换器(2)的两个开关管的通断受控于PWM控制电路(9)的控制信号；中高频移相变压器(3)的两个副边绕组分别采用星型联结和角型联结，中高频移相变压器(3)的两个副边绕组输出两组相位相差30°的三相电压；第一组三相全桥整流电路(4)的输入端与中高频移相变压器(3)的输出端a

【技术特征摘要】
1.一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，其特征在于，它包括：输入电感(1)、电力电子变换器(2)、中高频移相变压器(3)、第一组三相全桥整流电路(4)、第二组三相全桥整流电路(5)、第一个直流侧电容(6)、第二个直流侧电容(7)、负载(8)和PWM控制电路(9)；电力电子变换器(2)与中高频移相变压器(3)共同组成电力电子变压器；输入电感(1)左端分别与三相电压源相连，输入电感(1)右端分别与中高频移相变压器(3)的每相原边双绕组的中心点相连；中高频移相变压器(3)的两组绕组的异名端分别与电力电子变换器(2)的两组三相整流桥相连；电力电子变换器(2)的两个开关管的通断受控于PWM控制电路(9)的控制信号；中高频移相变压器(3)的两个副边绕组分别采用星型联结和角型联结，中高频移相变压器(3)的两个副边绕组输出两组相位相差30°的三相电压；第一组三相全桥整流电路(4)的输入端与中高频移相变压器(3)的输出端a1、b1、c1相连，第二组三相全桥整流电路(5)的输入端与中高频移相变压器(3)的输出端a2、b2、c2相连；第一组三相全桥整流电路(4)和第二组三相全桥整流电路(5)串联连接，输出电压加倍；第一个直流侧电容(6)与第二个直流侧电容(7)串联连接；第一组三相全桥整流电路(4)和第二组三相全桥整流电路(5)与第一个直流侧电容(6)和第二个直流侧电容(7)及负载(8)并联连接。


2.根据权利要求1所述一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，其特征在于：输入电感Ls(1)为包括高频变压器漏感在内的整流器总电感，并分别与三相交流电压源usa、usb、usc串联连接。


3.根据权利要求1所述一种使用低复杂度电力电子变压器的串联型12脉波整流器，其特征在于：所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡刚，贺洪波，高蕾，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37