变换器和vienna整流器制造技术

一种变换器和vienna整流器，仅需采样输入电流和电压环的输出值来实现整流器的控制，无需采样输入电压，也无需使用锁相环和坐标系变化的方法来实现高功率因素整流器的控制，使得输入电流的相位和频率能够跟踪交流侧电网的电压相位，实现变换器和vienna整流器的输入电流和输入电压的同相工作。流和输入电压的同相工作。流和输入电压的同相工作。

Converter and Vienna rectifier

【技术实现步骤摘要】
变换器和vienna整流器


[0001]本专利技术涉及变换器
，具体涉及一种变换器和vienna整流器。

技术介绍

[0002]Vienna整流器是一种脉冲宽度调变的整流器，可以接收三相交流电。如图1所示，Vienna整流器的常规控制策略前都是需要采样交流侧的输入电压和电流，并用锁相环获取交流侧电网的相位角度，再转用大量的三角函数计算转换到dq坐标系进行控制。然后使用dq解耦控制的方法分别控制id和iq，逆转dq到abc三相的控制量后在使用SVM等其它PWM调制策略对功率级进行控制。
[0003]然而，Vienna整流器的整个控制器需要三角函数和坐标系变换，还有最为关键的是锁相环的设计，当三相电网不平衡时，使用普通的SRF
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SPLL基本不能胜任工作，输出的dq上存在2次谐波影响电流的控制效果。如果电网的高次谐波和不平衡程度加大时，就需要使用DDSRF
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SPLL来进行正负序解耦控制，其控制策略的算法复杂程度再次提升，而且锁相环也能完全克服电网频率变化时的响应速度，因此在恶劣电网环境，存在高次谐波和频率突变时，或是发电机应用等场景，依靠传统vienna控制策略不再适用。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种变换器和vienna整流器，使得输入电流的相位和频率能够跟踪交流侧电网的电压的相位和频率，实现变换器和vienna整流器的输入电流和输入电压的同相工作。
[0005]根据第一方面，一种实施例中提供一种变换器，包括：储能和能量转换模块、开关模块、续流模块、滤波模块和控制器；所述开关模块包括第一端、第二端和控制端；所述储能和能量转换模块用于在所述开关模块导通时将所述变换器的直流输入端输入的直流电转换为磁能进行存储；在所述开关模块关断时将其所存储的磁能转换为电信号并经过所述续流模块输出至所述变换器的输出端；所述开关模块用于响应于所述控制器输出的第一控制信号而关断或导通；所述续流模块用于将所述储能和能量转换模块输出的转换后的电信号传输至所述变换器的输出端；所述滤波模块用于对所述变换器的输出端输出的电信号进行滤波处理；所述控制器用于获取所述储能和能量转换模块输出电信号的电流值以及所述变换器的电压环的输出值；基于所述储能和能量转换模块输出电信号的电流值和所述电压环输出值，确定控制量；基于所述控制量与预设PWM载波的关系，生成并输出所述控制信号至所述开关模块的控制端。
[0006]根据第二方面，一种实施例中提供一种vienna整流器，用于将输入的三相交流电转换为具有相同电压的第一直流电和第二直流电，所述三相交流电包括A相交流电、B相交流点和C相交流电，其中，所述vienna整流器包括：开关模块和控制器；
所述开关模块包括第一开关、第二开关和第三开关；所述第一开关的第一端与A相交流电的输入端连接，第一开关的第二端与所述vienna整流器的中线连接；所述第二开关的第一端与B相交流电的输入端连接，第二开关的第二端与所述vienna整流器的中线连接；所述第三开关的第一端与C相交流电的输入端连接，第三开关的第二端与所述vienna整流器的中线连接；所述开关模块用于在所述控制器输出的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的控制下，通过第一开关、第二开关和第三开关交替导通和关断，使得所述vienna整流器输出第一直流电和第二直流电；其中，所述第一控制信号用于控制所述第一开关的导通或关断，所述第二控制信号用于控制所述第二开关的导通或关断，所述第三控制信号用于控制所述第三开关的导通或关断；所述控制器用于获取所述A相交流电的电流值、B相交流电的电流值、C相交流电的电流值和所述vienna整流器的电压环的输出值；基于所述A相交流电的电流值、B相交流电的电流值、C相交流电的电流值和所述vienna整流器的电压环的输出值，确定第一控制量、第二控制量和第三控制量；基于所述第一控制量、第二控制量、第三控制量与预设PWM载波的关系，生成并输出所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。
[0007]根据第三方面，一种实施例中提供一种能够实现中点平衡的vienna整流器，用于将输入的三相交流电转换为第一直流电和第二直流电，所述三相交流电包括A相交流电、B相交流点和C相交流电，其特征在于，所述vienna整流器包括：开关模块和控制器；所述开关模块包括第一开关、第二开关和第三开关；所述第一开关的第一端与A相交流电的输入端连接，第一开关的第二端与所述vienna整流器的中线连接；所述第二开关的第一端与B相交流电的输入端连接，第二开关的第二端与所述vienna整流器的中线连接；所述第三开关的第一端与C相交流电的输入端连接，第三开关的第二端与所述vienna整流器的中线连接；所述开关模块用于在所述控制器输出的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的控制下，通过第一开关、第二开关和第三开关交替导通和关断，使得所述vienna整流器输出第一直流电和第二直流电；其中，所述第一控制信号用于控制所述第一开关的导通或关断，所述第二控制信号用于控制所述第二开关的导通或关断，所述第三控制信号用于控制所述第三开关的导通或关断；所述控制器用于获取所述A相交流电的电流值、B相交流电的电流值和C相交流电的电流值、所述vienna整流器的电压环的输出值、所述vienna整流器的直流侧输出电压的均压环输出值；基于所述A相交流电的电流值、B相交流电的电流值和C相交流电的电流值、所述vienna整流器的电压环的输出值、所述vienna整流器的直流侧输出电压的均压环输出值，确定第一控制量、第二控制量和第三控制量；基于所述第一控制量、第二控制量、第三控制量与预设PWM载波的关系，生成并输出所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。
[0008]在一实施例中，所述基于所述A相交流电的电流值、B相交流电的电流值和C相交流电的电流值、所述vienna整流器的电压环的输出值、所述vienna整流器的直流侧输出电压的均压环输出值，确定第一控制量、第二控制量和第三控制量，包括：将所述A相交流电的电流值和所述均压环输出值的加和值与所述电压环输出值的
比值作为第一控制量；将所述B相交流电的电流值和所述均压环输出值的加和值与所述电压环输出值的比值作为第二控制量；将所述C相交流电的电流值和所述均压环输出值的加和值与所述电压环输出值的比值作为第三控制量;其中，所述第一控制量、第二控制量和第三控制量均满足大于0且小于1。
[0009]在一实施例中，所述基于所述第一控制量、第二控制量、第三控制量与预设PWM载波的关系，生成并输出所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，包括：将第一控制量乘以预设开关周期时间，得到第一核心控制量；在所述预设PWM载波的各个周期内，将所述预设PWM载波大于或等于所述第一核心控制量的时间段作为所述第一开关的关断时间段，将所述预设PWM载波小于所述第一核心控制量的时间段作为所述第一开关的导通时间段；基于所述第一开关的关断时间段和导通时间段，生成并输出各个周期的第一控制信号至所述第一开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变换器，其特征在于，包括：储能和能量转换模块、开关模块、续流模块、滤波模块和控制器；所述开关模块包括第一端、第二端和控制端；所述储能和能量转换模块用于在所述开关模块导通时将所述变换器的直流输入端输入的直流电转换为磁能进行存储；在所述开关模块关断时将其所存储的磁能转换为电信号并经过所述续流模块输出至所述变换器的输出端；所述开关模块用于响应于所述控制器输出的第一控制信号而关断或导通；所述续流模块用于将所述储能和能量转换模块输出的转换后的电信号传输至所述变换器的输出端；所述滤波模块用于对所述变换器的输出端输出的电信号进行滤波处理；所述控制器用于获取所述储能和能量转换模块输出电信号的电流值以及所述变换器的电压环的输出值；基于所述储能和能量转换模块输出电信号的电流值和所述电压环输出值，确定控制量；基于所述控制量与预设PWM载波的关系，生成并输出所述控制信号至所述开关模块的控制端。2.如权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述基于所述储能和能量转换模块输出电信号的电流值和所述电压环输出值，确定控制量，包括：将所述储能和能量转换模块输出电信号的电流值和所述电压环输出值的比值作为控制量。3.如权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述基于所述控制量与预设PWM载波的关系，生成并输出所述控制信号至所述开关模块的控制端，包括：将控制量乘以预设开关周期时间，得到核心控制量；在所述预设PWM载波的各个周期内，将所述预设PWM载波大于或等于所述控制量的时间段作为所述开关模块的关断时间段，将所述预设PWM载波小于所述核心控制量的时间段作为所述开关模块的导通时间段；基于所述开关模块的关断时间段和导通时间段，生成并输出各个周期的控制信号至所述开关模块的控制端；其中，在所述开关模块的关断时间段内生成用于控制开关模块关断的控制信号，在所述开关模块的导通时间段内生成用于控制开关模块导通的控制信号。4.如权利要求1至3中任一项所述的变换器，其特征在于，所述储能和能量转换模块包括：电感L11和电阻R11；所述电感L11的一端连接所述储能和能量转换模块的输入端，电感L11的另一端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接所述储能和能量转换单元的输出端；或者，开关模块包括晶体管Q11，晶体管Q11包括第一极、第二极和控制极，所述晶体管Q11的第一极与开关模块的第一端连接，晶体管Q11的第二极与开关模块的第二端连接，晶体管Q11的控制极与开关模块的控制端连接；或者，所述续流模块包括二极管D11；所述二极管D11的阳极连接所述续流模块的输入端，所述二极管D11的阴极连接所述续流模块的输出端；或者，所述滤波模块包括：电容C11和电阻R12；所述电容C11的一端连接所述滤波模块的输入端，所述电容C11的另一端连接所述电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端连接所述滤波模块的输出端。
5.一种vienna整流器，用于将输入的三相交流电转换为具有相同电压的第一直流电和第二直流电，所述三相交流电包括A相交流电、B相交流点和C相交流电，其特征在于，所述vienna整流器包括：开关模块和控制器；所述开关模块包括第一开关、第二开关和第三开关；所述第一开关的第一端与A相交流电的输入端连接，第一开关的第二端与所述vienna整流器的中线连接；所述第二开关的第一端与B相交流电的输入端连接，第二开关的第二端与所述vienna整流器的中线连接；所述第三开关的第一端与C相交流电的输入端连接，第三开关的第二端与所述vienna整流器的中线连接；所述开关模块用于在所述控制器输出的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的控制下，通过第一开关、第二开关和第三开关交替导通和关断，使得所述vienna整流器输出第一直流电和第二直流电；其中，所述第一控制信号用于控制所述第一开关的导通或关断，所述第二控制信号用于控制所述第二开关的导通或关断，所述第三控制信号用于控制所述第三开关的导通或关断；所述控制器用于获取所述A相交流电的电流值、B相交流电的电流值、C相交流电的电流值和所述vienna整流器的电压环的输出值；基于所述A相交流电的电流值、B相交流电的电流值、C相交流电的电流值和所述vienna整流器的电压环的输出值，确定第一控制量、第二控制量和第三控制量；基于所述第一控制量、第二控制量、第三控制量与预设PWM载波的关系，生成并输出所述第一控制信号、第二控制信号和第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帅，东伟，盛琳，
申请(专利权)人：茂睿芯深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：