一种三相整流变换器及控制方法技术

本申请涉及一种三相整流变换器及控制方法，所述三相整流变换器包括输入整流桥组、降压开关单元和储能续流单元；所述输入整流桥组的输入端与外接的三相三线电源连接，所述降压开关单元的输入端与所述整流桥组的输出端连接，所述降压开关单元的输出端与所述储能续流单元连接。本发明专利技术通过对开关管施加“中”模式PWM驱动信号和“高”模式PWM驱动信号，实现三相整流变换器中的输入整流桥及降压开关最大程度的复用，在中大功率、需要高效率和高功率密度的场合，优势十分明显。优势十分明显。优势十分明显。

【技术实现步骤摘要】
一种三相整流变换器及控制方法


[0001]本申请涉及电力电子
，具体涉及一种三相整流变换器及控制方法。

技术介绍

[0002]当前用电设备功率越来越大，采用三相供电方式的用电设备也越来越多，如果用电设备没有功率因数矫正（PFC）功能就会对电网的电能质量破坏很大，严重时甚至会导致电网的瘫痪。为满足电网质量要求，减少对电网的谐波污染或者造成配网不必要的输送负担， 因此三相用电设备必须具备PFC功能或者增加滤波装置，以满足相关法规要求。
[0003]一般来说，对于三相交流输入的整流变换电路，如果需要PFC功能，则通常以两电平或者三电平升压型为主，但升压后，输出电压较高，对后端所接的变换器或者负载使用有所限制，如输入标称三相三线380VAC的，输出一般都设定在720V左右，甚至高达800V，而常规的性能较好的功率管在650V以下，近年有电压稍高且高频开关性能较好的1200V左右的SiC等新型开关器件，但成本高昂；为解决整流变换器后端的直流变换器的功率器件的局限性，同时又兼顾效率及其他因素，近年来降压型的两电平整流变换器也成为大家研究的热点，如图1~2所示的整流器电路是几种已知的满足整流后电压降低的PFC电路，即降压式PFC。两种变换器电路各有特点，图1电路相对经典传统，图2电路相对复杂但时序控制相对简单。无论是图1还是图2的电路，电路中的部分或者全部开关管都因为功能限制没有得到最大程度的利用，而只能在电源工频周期中的少部分的开关周期内使用，此外，输入电流是高频断续的，从而EMI相对较差，或者输入滤波器容易产生电流谐振。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种三相整流变换器及控制方法，解决上述现有技术存在两级变换器需要多次变换、导流通路器件多和不能充分利用降压开关器件导流能力导致损耗大，从而不适宜成本要求相对较高的场所进行应用的技术问题。
[0005]本专利技术采取的第一种技术方案是：一种非隔离式三相整流变换器，包括输入整流桥组、降压开关单元和储能续流单元；所述输入整流桥组包括第一至第三整流桥，所述第一至第三整流桥均包括四个二极管，所述四个二极管分别两两同向串联组成两个功能相同的桥臂组，两个桥臂组并联连接，形成两个交流输入口，即桥臂组中两个二极管串联的中点，一个整流输出正端，即桥臂组的阴极，一个整流输出负端，即桥臂组的阳极；所述降压开关单元包括第十三至第十八二极管和第一至第六开关管，所述储能续流单元包括第一至第二续流电感、第十九二极管和第一至第四滤波电容；所述第一整流桥包括第一至第四二极管，所述第一整流桥的一个交流输入口，即第一二极管的阳极与三相三线电源的A相连接，另外一个交流输入口，即第二二极管的阳极与三相三线电源的B相连接；所述第一整流桥的整流输出正端，即第一二极管和第二二极管的阴极分别与第十三二极管的阳极和第一滤波电容的一端相连，所述第一整流桥的整流输出负端，即第三二极管和第四二极管的阳极分别与第十四二极管的阴极和第一滤波电容的
另外一端相连；第十三二极管的阴极与第一开关管的漏极连接，第十四二极管的阳极与第二开关管的源极连接；所述第二整流桥包括第五至第八二极管，所述第二整流桥的一个交流输入口，即第五二极管的阳极与三相三线电源的B相连接，另外一个交流输入口，即第六二极管的阳极与三相三线电源的C相连接；所述第二整流桥的整流输出正端，即第五二极管和第六二极管的阴极分别与第十五二极管的阳极和第二滤波电容的一端相连，所述第二整流桥的整流输出负端，即第七二极管和第八二极管的阳极分别与第十六二极管的阴极和第二滤波电容的另外一端相连；第十五二极管的阴极与第三开关管的漏极连接，第十六二极管的阳极与第四开关管的源极连接；所述第三整流桥包括第九至第十二二极管，所述第三整流桥的一个交流输入口，即第九二极管的阳极与三相三线电源的A相连接，另外一个交流输入口，即第十二极管的阳极与三相三线电源的C相连接；所述第三整流桥的整流输出正端，即第九二极管和第十二极管的阴极分别与第十七二极管的阳极和第三滤波电容的一端相连，所述第三整流桥的整流输出负端，即第十一二极管和第十二二极管的阳极分别与第十八二极管的阴极和第三滤波电容的另外一端相连；第十七二极管的阴极与第五开关管的漏极连接，第十八二极管的阳极与第六开关管的源极连接；所述第一续流电感的一端分别与第一开关管的源极、第三开关管的源极、第五开关管的源极和第十九二极管的阴极连接，另外一端与第四滤波电容连接，形成整流变换器的正输出端；第二续流电感的一端分别与第二开关管的漏极、第四开关管的漏极、第六开关管的漏极和第十九二极管的阳极连接，另外一端与第四滤波电容的另外一端连接，形成整流变换器的负输出端。
[0006]进一步地，所述第十三至第十八二极管为高频二极管，第一至第六开关管为高频驱动信号控制开通与关断的半导体器件，且所述第一至第六开关管设置有反并二极管，所述反并二极管为集成二极管、寄生二极管、或者外加二极管；所述第一至第三滤波电容为无极性的电容，所述第四滤波电容为无极性的电容或有极性的电容；所述有极性的电容正极与第二十二极管的阴极连接，负极与第七开关管的源极连接。
[0007]进一步地，还包括输入滤波器，所述输入滤波器接在所述三相三线电源与所述输入整流桥组之间。
[0008]进一步地，所述第一续流电感和第二续流电感可以是单独的两个电感或是绕制在同一个磁性材料上的两个电感，也可以只使用一个电感，所述电感的感量为第一续流电感和第二续流电感的感量总和。
[0009]本专利技术采取的第二种技术方案是：一种三相整流变换器，包括至少两个如第一种技术方案所述的一种非隔离式三相整流变换器，每个非隔离式三相整流变换器并联连接，并且每个非隔离式三相整流变换器的第一至第六开关管的工作相位按照1/N个高频开关周期交错，其中，N为并联的非隔离式三相整流变换器的总数。
[0010]本专利技术采取的第三种技术方案是：一种非隔离式三相整流变换器的控制方法，用于控制第三种技术方案所述的一种非隔离式三相整流变换器，包括如下步骤：S100：根据输入的三相三线电源电压信号的锁相分析各相电源当前时刻所处的相位和区间段；S200：根据所述相位分析出各个所述区间段中各相电源的电压的瞬时值大小；S300：对当前区间段下的降压开关单元施加驱动信号进行PWM驱动控制使其中瞬时值较高的两相电流先导通；然后将已导通的瞬时值次高相交流的回路上降压开关通路关
断，让瞬时值最高相和瞬时值最低相的电流继续导通；具体方法为：给瞬时值最高与最低的两相交流回路中对应的开关管同时施加相同占空比大小的“高”模式PWM驱动信号，同时对幅值瞬时值次高的电流回路中对应的开关管施加“中”模式PWM驱动信号，其中，在各个区间段中，施加“高”模式PWM驱动信号的开关管后关断，施加“中”模式PWM驱动信号的开关管先关断；S400：关断降压开关单元的所有驱动信号，再通过储能续流单元进行续流，使各相电流在每个开关周期内都能够导通。
[0011]进一步地，在步骤S300~S400中，对不会形成电流通路的开关管施加与“高”模式PWM驱动信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非隔离式三相整流变换器，其特征在于，包括输入整流桥组、降压开关单元和储能续流单元；所述输入整流桥组包括第一至第三整流桥，所述第一至第三整流桥均包括四个二极管，所述四个二极管分别两两同向串联组成两个功能相同的桥臂组，两个桥臂组并联连接，形成两个交流输入口，即桥臂组中两个二极管串联的中点，一个整流输出正端，即桥臂组的阴极，一个整流输出负端，即桥臂组的阳极；所述降压开关单元包括第十三至第十八二极管和第一至第六开关管，所述储能续流单元包括第一至第二续流电感、第十九二极管和第一至第四滤波电容；所述第一整流桥包括第一至第四二极管，所述第一整流桥的一个交流输入口，即第一二极管的阳极与三相三线电源的A相连接，另外一个交流输入口，即第二二极管的阳极与三相三线电源的B相连接；所述第一整流桥的整流输出正端，即第一二极管和第二二极管的阴极分别与第十三二极管的阳极和第一滤波电容的一端相连，所述第一整流桥的整流输出负端，即第三二极管和第四二极管的阳极分别与第十四二极管的阴极和第一滤波电容的另外一端相连；第十三二极管的阴极与第一开关管的漏极连接，第十四二极管的阳极与第二开关管的源极连接；所述第二整流桥包括第五至第八二极管，所述第二整流桥的一个交流输入口，即第五二极管的阳极与三相三线电源的B相连接，另外一个交流输入口，即第六二极管的阳极与三相三线电源的C相连接；所述第二整流桥的整流输出正端，即第五二极管和第六二极管的阴极分别与第十五二极管的阳极和第二滤波电容的一端相连，所述第二整流桥的整流输出负端，即第七二极管和第八二极管的阳极分别与第十六二极管的阴极和第二滤波电容的另外一端相连；第十五二极管的阴极与第三开关管的漏极连接，第十六二极管的阳极与第四开关管的源极连接；所述第三整流桥包括第九至第十二二极管，所述第三整流桥的一个交流输入口，即第九二极管的阳极与三相三线电源的A相连接，另外一个交流输入口，即第十二极管的阳极与三相三线电源的C相连接；所述第三整流桥的整流输出正端，即第九二极管和第十二极管的阴极分别与第十七二极管的阳极和第三滤波电容的一端相连，所述第三整流桥的整流输出负端，即第十一二极管和第十二二极管的阳极分别与第十八二极管的阴极和第三滤波电容的另外一端相连；第十七二极管的阴极与第五开关管的漏极连接，第十八二极管的阳极与第六开关管的源极连接；所述第一续流电感的一端分别与第一开关管的源极、第三开关管的源极、第五开关管的源极和第十九二极管的阴极连接，另外一端与第四滤波电容连接，形成整流变换器的正输出端；第二续流电感的一端分别与第二开关管的漏极、第四开关管的漏极、第六开关管的漏极和第十九二极管的阳极连接，另外一端与第四滤波电容的另外一端连接，形成整流变换器的负输出端。2.根据权利要求1所述的一种非隔离式三相整流变换器，其特征在于，所述第十三至第十八二极管为高频二极管，第一至第六开关管为高频驱动信号控制开通与关断的半导体器件，且所述第一至第六开关管设置有反并二极管，所述反并二极管为集成二极管、寄生二极管、或者外加二极管；所述第一至第三滤波电容为无极性的电容，所述第四滤波电容为无极性的电容或有极性的电容；所述有极性的电容正极与第二十二极管的阴极连接，负极与第七开关管的源极连接。3.根据权利要求1所述的一种非隔离式三相整流变换器，其特征在于，还包括输入滤波器，所述输入滤波器接在所述三相三线电源与所述输入整流桥组之间。4.一种三相整流变换器，其特征在于，包括至少两个如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伦全，陈乾宏，刘斌，
申请(专利权)人：深圳市高益智能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：