三相可控脉冲电源整流器拓扑及整流方法技术

本发明专利技术公开了一种三相可控脉冲电源整流器拓扑及整流方法，整流器包括并联的多脉波不控整流器和两级AC

【技术实现步骤摘要】
三相可控脉冲电源整流器拓扑及整流方法


[0001]本专利技术属于电源控制
，特别是涉及一种三相可控脉冲电源整流器拓扑及整流方法。

技术介绍

[0002]能源是人类社会发展的动力源泉，随着社会经济的高速发展，能源的需求量也在持续增加，整流电源输出直流电在很多领域都具有广泛的应用，在很多领域都需要满足低压大电流输出、高可靠性、高效率及低电流纹波等特点。
[0003]传统大功率整流电源通常采用二极管或晶闸管整流器(多脉波变换器)，其直流输出电压或电流中的纹波分量较大，导致电能质量降低。
[0004]在中小功率应用中直接采用脉宽调制(PWM)型整流器可以从根源上消除电流纹波，且具有单位功率因数而受到当前电源领域的广泛关注，但是其输出电流较小，并且成本高昂，多极并联存在环流等技术难题而无法用于大功率场景。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种三相可控脉冲电源整流器拓扑及整流方法，利用多脉波不控整流器作为主功率回路，利用两级AC
‑
DC变换器作为辅助功率回路，通过辅助功率回路输出补偿电流补偿由主功率回路产生的纹波电流，实现低成本大功率的高效使用。。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的采用的一个技术方案如下：
[0007]一种三相可控脉冲电源整流器拓扑，包括并联的多脉波不控整流器和两级AC
‑
DC变换器，所述多脉波不控整流器为由二极管或晶闸管构成的三相桥式整流结构，所述两级AC
‑
DC变换器能够输出与所述多脉波不控整流器回路中产生的纹波电流大小相等且方向相反的补偿电流。
[0008]进一步地说，所述多脉波不控整流器的输入端还设有有载调压整流变压器，所述有载调压整流变压器的一次侧与电网连接，二次侧与所述多脉波不控整流器的输入端连接，所述多脉波不控整流器的输出端与平波电抗器L的一端连接。
[0009]进一步地说，所述两级AC
‑
DC变换器包括三相二极管不控整流器、储能电容器模组和Cuk变换器，所述三相二极管不控整流器的输入端与电网连接，所述三相二极管不控整流器的输出端与所述的储能电容器模组连接，所述Cuk变换器的输入端与储能电容器模组连接，所述Cuk变换器的输出端与所述平波电抗器L的另一端连接。
[0010]进一步地说，所述Cuk变换器包括滤波电感L1、滤波电感L2、功率开关Q，二极管D，解耦电容Cs；
[0011]所述滤波电感L1的一端与所述储能电容器模组的正极连接，所述滤波电感L1的另一端连接所述功率开关Q的集电极以及所述解耦电容Cs的正极，所述解耦电容Cs负极与所述二极管D的阳极连接，所述功率开关Q的发射极与所述二极管D的阴极以及所述滤波电感
L2的一端连接。
[0012]进一步地说，还包括控制装置，所述控制装置包括纹波检测模块和输出电流控制模块；
[0013]所述波纹检测模块包括用于采集所述多脉波不控整流器以及所述两级AC
‑
DC变换器的输出电压和输出电流的传感器；
[0014]所述输出电流控制模块包括PR控制器和PI控制器。
[0015]本专利技术还提供一种脉冲电源整流方法，该方法基于的三相整流器包括并联的多脉波不控整流器和两级AC
‑
DC变换器，所述整流方法包括：
[0016](1)获取所述多脉波不控整流器的输出电流idc1，获取所述两级AC
‑
DC变换器的输出电流idc2，获取所述三相整流器的输出电压udc和输出电流idc；
[0017](2)对所述输出电流idc1进行DFT滑窗均值滤波得到该输出电流的平均值idc1_avg，将idc1和idc1_avg作差得到所述三相整流器的纹波电流补偿指令值Δidc1；
[0018]所述DFT滑窗均值滤波算法为：
[0019][0020]式中，N为1个周期内采样次数，第i个采样点的采样值为i(i)，前一个周期内最滞后的采样值为i(i
‑
N)；
[0021](3)将所述的两级AC
‑
DC变换器的输出电流参考值idc2*与反馈输出电流idc2做差，得到的误差信号经过PR控制和PI控制得到调制信号uref；
[0022]其中：
[0023]所述调制信号uref的计算公式为：
[0024][0025](4)将所述调制信号uref与载波信号比较并生成所述两级AC
‑
DC变换器的驱动信号，所述两级AC
‑
DC变换器输出一个与所述纹波电流大小相等方向相反的补偿电流。
[0026]进一步地说，所述两级AC
‑
DC变换器包括三相二极管不控整流器、储能电容器模组和Cuk变换器；
[0027]所述输出电流idc2为所述Cuk变换器的输出电流，所述输出电流参考值idc2*为所述Cuk变换器的输出电流参考值；
[0028]步骤中所述驱动信号为所述Cuk变换器的驱动信号，所述补偿电流由所述Cuk变换器输出。
[0029]进一步地说，所述多脉波不控整流器的输入端还设有有载调压整流变压器；
[0030]还包括步骤：通过手动或自动装置调节有载调压整流变压器的分接头，以控制所述多脉波不控整流器输出电流idc1的大小。
[0031]进一步地说，还包括控制装置，所述控制装置包括纹波检测模块和输出电流控制
模块；
[0032]所述波纹检测模块包括用于采集所述输出电流idc1、输出电流idc2、输出电压udc和输出电流idc的传感器；
[0033]所述输出电流控制模块包括PR控制器和PI控制器，步骤(3)中得到的误差信号经过所述PR控制器和PI控制器转换为所述调制信号uref。
[0034]本专利技术的有益效果：
[0035]本专利技术通过多脉波不控整流器和两级AC
‑
DC变换器并联，可以减小整流电源输出电流纹波，从而大幅度提高能效，实现大功率高效使用，与传统大功率PWM整流器电路相比，减少了全控器件的使用数量或器件容量，节约成本，提高系统可靠性。与传统大功率不控/半控整流器电路相比，能够有效提高直流侧电能质量，降低直流电压及直流电流的纹波分量，提高电能质量。
[0036]本专利技术混合整流器可输出功率可达兆瓦级，并且输出电流纹波小，电能质量高。
[0037]本专利技术混合整流器器件数目少，仅使用少数不控型器件和1个或几个全控器件即可达到兆瓦级功率，器件的使用数量大幅减少，控制简单可靠，由于两级AC
‑
DC变换器只需处理由纹波电流产生的很小一部分功率，其容量很小，成本大为降低。
[0038]本专利技术提供的混合整流器的主要功率回路全部使用不空器件，不涉及控制，系统的稳定性及可靠性大幅提升。
[0039]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相可控脉冲电源整流器拓扑，其特征在于：包括并联的多脉波不控整流器(1)和两级AC
‑
DC变换器，所述多脉波不控整流器为由二极管或晶闸管构成的三相桥式整流结构，所述两级AC
‑
DC变换器能够输出与所述多脉波不控整流器回路中产生的纹波电流大小相等且方向相反的补偿电流。2.根据权利要求1所述的三相可控脉冲电源整流器拓扑，其特征在于：所述多脉波不控整流器的输入端还设有有载调压整流变压器(5)，所述有载调压整流变压器的一次侧与电网连接，二次侧与所述多脉波不控整流器的输入端连接，所述多脉波不控整流器的输出端与平波电抗器L的一端连接。3.根据权利要求2所述的三相可控脉冲电源整流器拓扑，其特征在于：所述两级AC
‑
DC变换器包括三相二极管不控整流器(2)、储能电容器模组(3)和Cuk变换器(4)，所述三相二极管不控整流器的输入端与电网连接，所述三相二极管不控整流器的输出端与所述的储能电容器模组连接，所述Cuk变换器的输入端与储能电容器模组连接，所述Cuk变换器的输出端与所述平波电抗器L的另一端连接。4.根据权利要求3所述的三相可控脉冲电源整流器拓扑，其特征在于：所述Cuk变换器包括滤波电感L1、滤波电感L2、功率开关Q，二极管D，解耦电容Cs；所述滤波电感L1的一端与所述储能电容器模组的正极连接，所述滤波电感L1的另一端连接所述功率开关Q的集电极以及所述解耦电容Cs的正极，所述解耦电容Cs负极与所述二极管D的阳极连接，所述功率开关Q的发射极与所述二极管D的阴极以及所述滤波电感L2的一端连接。5.根据权利要求1所述的三相可控脉冲电源整流器拓扑，其特征在于：还包括控制装置，所述控制装置包括纹波检测模块(6)和输出电流控制模块(7)；所述波纹检测模块包括用于采集所述多脉波不控整流器以及所述两级AC
‑
DC变换器的输出电压和输出电流的传感器；所述输出电流控制模块包括PR控制器和PI控制器。6.一种脉冲电源整流方法，其特征在于：该方法基于的整流器包括并联的多脉波不控整流器(1)和两级AC
‑
DC变换器，所述整流方法包括：(1)获取所述多脉波不控整流器的输出电流idc1，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺明智，刘辉，
申请(专利权)人：苏州川涌光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：