一种单周期三相六开关功率因数校正调制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种单周期三相六开关功率因数校正调制器，属于交流

【技术实现步骤摘要】
一种单周期三相六开关功率因数校正调制器


[0001]本技术涉及电能变换装置的交流-直流变换器领域，具体涉及一种单周期三相六开关功率因数校正调制器。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的广泛应用，电网谐波污染带来的危害越来越引起人们的关注。接入电网的设备所产生的电流谐波极大地影响了电网的安全，严重时可使得接入同一电网的设备不能正常工作，甚至造成部分设备的损坏。这些严重的后果迫使人们对电能变换装置提出输入电流总谐波失真(THD)的限制要求。从节能减排的方面，要求该装置尽可能的提高效率。因此，用电设备的功率因数校正及其转换效率，近年来一直是业界十分关注的研究课题，而且今后必将越来越重视。由于三相设备往往功率较大，因此三相功率因数校正的应用就占据有十分重要的位置。
[0003]将单周期控制技术应用于三相功率因数校正具有很多优势，它使得电路简洁、动态响应快、稳定性好且易于实现。采用低开关损耗的调制方法，可进一步提高了传统单周期三相六开关功率因数校正电路的效率，是一个很有现实意义且很有必要的研究课题。
[0004]图1为三相六开关功率因数校正的电路原理框图。根据图1中的三相六开关功率因数校正的电路的主电路及其等效平均模型，我们可以推导出三相六开关功率因数校正的控制方程：
[0005][0006]其方程式右边的功能为PWM调制器，式中V
m
为误差放大器的输出，τ为积分器的时间常数，在本方程式中要求τ＝0.5T
S
，这里的T
S
就是该积分器的工作周期，也是该单周期功率因数校正电路的工作周期,方程式左边为相电流检测电路。
[0007]传统的三相六开关功率因数校正PWM调制器实现方案的电路框图可参见图2。由N1构成的误差放大器的两个输入连接至参考基准和取样电压，N1构成的误差放大器的输出为-V
m
；误差放大器的输出端连接至由N2构成的积分器的输入端，积分器在一个积分周期内的输出为：V
m
*(t/τ)；积分器输出端连接至由N3构成的加法器的一个反相输入端，加法器的另一个反相输入端连接至误差放大器的输出端，加法器的输出为：V
m
*(1-t/τ)，这里的τ＝0.5T
S
，T
S
就是该积分器的工作周期。该输出即为上述控制方程电路实现方案中调制用的锯齿波信号。为实现三相电流的PWM调制，调制器采用了三个比较器N4、N5及N6，将锯齿波信号与三相输入电流采样信号进行比较，输出三个比较结果及它们的非信号，加上死区电路后得到G
an
、G
ap
，G
bn
、G
bp
及G
cn
，G
cp
，它们分别为三相六开关功率因数校正调制的三个桥臂功率开关的控制信号(参见图2)。由此可见，该单周期三相六开关功率因数校正调制器的每个工作周期，其六个主开关都要开关一次，工作频率越高，开关的次数就越多，所带来的开关损耗
就越大，主功率电路中的二极管的反向恢复损耗也越大。该因素限制了传统单周期六开关功率因数校正电路的工作频率的进一步提高或者效率的进一步提升。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足和实际需求，本技术提出一种低开关损耗的单周期三相六开关功率因数校正调制器，根据三相交流电的特性，采用电流绝对值最大相功率开关不动作的方法，将原调制结果进行重新分配组合控制，使得在相同工作频率的条件下，比传统单周期三相六开关功率因数校正电路的实际开关次数减少三分之一，可以较好地解决传统单周期三相六开关功率因数校正电路因工作频率的提高所带来损耗加大的不足。
[0009]为了实现本技术的技术目的，根据本技术的一个方面，提供一种单周期三相六开关功率因数校正调制器，包括误差放大器、积分器、加法器、三个比较器、过零检测电路、相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路；
[0010]误差放大器的两个输入端分别连接输入参考基准和采样电压，误差放大器的输出端连接积分器的反相输入端，积分器的同相输入端接地，积分器的复位端连接复位信号，积分器的输出端连接加法器的反相输入端，加法器的反相输入端还连接误差放大器的输出端，加法器的同相输入端接地；
[0011]三个比较器的反相输入端均连接加法器的输出端，三个比较器的同相输入端分别连接三相电流的取样信号，三个比较器的比较结果送至相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路的输入端；
[0012]过零检测电路的三个输入端分别输入三相电流的取样信号,过零检测电路的三个输出端连接相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路的输入端。
[0013]优选地，所述相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路用于根据过零检测结果将一个正弦信号周期分为六个时间分区；
[0014]所述相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路还用于将所述比较器输出的比较结果作为PWM调制输入，PWM调制输出三相六开关在六个时间分区内的控制信号。
[0015]优选地，所述六个时间分区表示为：
[0016]1分区：A相采样电流＞0且C相采样电流＞0；
[0017]2分区：B相采样电流＜0且C相采样电流＜0；
[0018]3分区：A相采样电流＞0且B相采样电流＞0；
[0019]4分区：A相采样电流＜0且C相采样电流＜0；
[0020]5分区：B相采样电流＞0且C相采样电流＞0；
[0021]6分区：A相采样电流＜0且B相采样电流＜0。
[0022]优选地，将三相电流采样信号与锯齿波进行比较，输出比较结果表示为P
a
、P
b
、P
c
；
[0023]所述PWM调制输出的A相电路开关控制信号为G
an
、G
ap
，G
ap
为G
an
的非， G
an
在六个时间分区的输出信号分别为：
[0024]1分区：P
a
+(P
b
非)；
[0025]2分区：0；
[0026]3分区：P
a
+(P
c
非)；
[0027]4分区：P
a
*(P
b
非)；
[0028]5分区：1；
[0029]6分区：P
a
*(P
c
非)；
[0030]所述PWM调制输出的B相电路开关控制信号为G
bn
、G
bp
，G
bp
为G
bn
的非， G
bn
在六个时间分区的输出信号分别为：
[0031]1分区：1；
[0032]2分区：P
b
*(P
a
非)；
[0033]3分区：P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单周期三相六开关功率因数校正调制器，其特征在于，包括误差放大器、积分器、加法器、三个比较器、过零检测电路、相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路；误差放大器的两个输入端分别连接输入参考基准和采样电压，误差放大器的输出端连接积分器的反相输入端，积分器的同相输入端接地，积分器的复位端连接复位信号，积分器的输出端连接加法器的反相输入端，误差放大器的输出端也接入加法器的反相输入端，加法器的同相输入端接地；三个比较器的同相输入端均连接加法器的输出端，三个比较器的反相输入端分别连接三相电流的取样信号，三个比较器的比较结果送至相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路的输入端；过零检测电路的三个输入端分别输入三相电流的取样信号,过零检测电路的三个输出端连接相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路的输入端。2.如权利要求1所述的一种单周期三相六开关功率因数校正调制器，其特征在于，所述相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路用于根据过零检测结果将一个正弦信号周期分为六个时间分区；所述相位分区及PWM信号分配控制逻辑电路还用于将所述比较器输出的比较结果作为PWM调制输入，PWM调制输出三相六开关在六个时间分区内的控制信号。3.根据权利要求2所述的一种单周期三相六开关功率因数校正调制器，其特征在于，所述六个时间分区表示为：1分区：A相采样电流＞0且C相采样电流＞0；2分区：B相采样电流＜0且C相采样电流＜0；3分区：A相采样电流＞0且B相采样电流＞0；4分区：A相采样电流＜0且C相采样电流＜0；5分区：B相采样电流＞0且C相采样电流＞0；6分区：A相采样电流＜0且B相采样电流＜0。4.根据权利要求3所述的一种单周期三相六开关功率因数校正调制器，其特征在于，将三相电流采样信号与锯齿波进行比较，输出比较结果表示为P
a
、P
b
、P
c
；所述PWM调制输出的A相电路开关控制信号为G
an
、G
ap
，G
ap
为G
an
的非，G
an
在六个时间分区的输出信号分别为：1分区：P
a
+(P
b
非)；2分区：0；3分区：P
a
+(P
c
非)；4分区：P
a
*(P
b
非)；5分区：1；6分区：P
a
*(P
c
非)；所述PWM调制输出的B相电路开关控制信号为G
bn
、G
bp
，G
bp
为G
bn
的非，G
bn
在六个时间分区的输出信号分别为：1分区：1；2分区：P
b
*(P
a
非)；3分区：P
b
+(P
c
非)；
4分区：0；5分区：P
b
+(P
a
非)；6分区：P
b
*(P
c
非)；所述PWM调制输出的C相电路开关控制信号为G
cn
、G
cp
，G
cp
为G
cn
的非，G
cn
在六个时间分区的输出信号分别为：1分区：P
c
+(P
b
非)；2分区：P
c
*(P
a
非)；3分区：1；4分区：P
c
*(P
b
非)；5分区：P
c
+(P
a
非)；6分区：0。5.根据权利要求2至4任一项所述的一种单周期三相六开关功率因数校正调制器，其特征在于，所述PWM调制的原则是：在各分区中所述PWM调制的电流绝对值最大相开关不动作；当电流绝对值最大相的实际电流值为负时，令该相桥臂控制开关的下管调制值为1，将该相电流下管原调制值的非叠加于另外两相下管调制值，作为另两相桥臂控制开关下管的调制值；当电流绝对值最大相的实际电流值为正时，令该相桥臂控制开关的下管调制值为0，将该相电流下管原调制值的非与另外两相调制值分别相乘，作为另两相桥臂控制开关下管的调制值。6.一种单周期三相六开关功率因数校正调制器，其特征在于，包括误...

【专利技术属性】
技术研发人员：林杰，张黎明，张惠军，谢波，沈鹏程，王飞龙，刘克力，
申请(专利权)人：武汉永力科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：