一种整流器制造技术

本发明专利技术涉及一种整流器，包括：主整流模块，与具有第一电压的Ｎ相交流电连接，用于把具有所述第一电压的Ｎ相交流电转换为直流电，其中，Ｎ为正整数；整流补偿模块，用于补偿所述主整流模块的输出电压的电压谐波分量和具有所述第一电压的Ｎ相交流电中的各相交流电输入到所述主整流模块的电流的电流谐波分量；以及，母线电容，与所述主整流模块和所述整流补偿模块并联，其电压作为所述整流器的直流输出电压。该整流器具有更高的效率以及更小的电路体积和成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及整流器。
技术介绍
在电能变换中，整流器是实现将电力系统提供的三相交流电变换到直流电的关键 电路，其在变频调速、开关电源等场合得到广泛的应用。最常用的整流器为二极管不可控整流器，其拓扑结构如图1所示。该整流器利用 二极管D1-D6的单向导电特性，将三相正弦交流电A、B、C整流为每周期六波峰的脉动直流 电，经大容量电解电容C滤波后，得到较稳定的直流电压。但该整流器有以下固有的缺点 因输入侧为脉动电流，故输入功率因数很低；在存在输入侧电压和输出侧负载扰动的应用 场合，输出侧电压不稳定；在输出侧存在再生能量的场合，不能实现能量回馈，只能通过刹 车电阻消耗再生能量，增加了系统的体积和功率耗散；以及，为了稳定输出侧电压，需要在 输出侧并联较大的电解电容器，增加了系统体积和成本，也加重了维护负担。为了克服上述整流器固有的缺点，目前有两种常用的具备更高性能的整流器。第一种整流器称为带功率因数校正功能的二极管不可控整流器。该第一种整流器 在由二极管D1-D6形成的三个桥臂和电容C之间接入一个由电感Li、IGBT功率开关管Ql 和二极管D7形成的升压式(BOOST)电路，以提高输入侧功率因数和稳定输出侧电压，其拓 扑结构如图2所示。然而，该第一种整流器具有如下缺点只能应用于无再生能量回馈要求 的场合；以及，负载的全部有功功率和无功功率都流经该第一种整流器的升压式电路，使该 该第一种整流器的效率较低，体积大，成本高。第二种整流器称为PWM(脉宽调制)整流器。该第二种整流器包括6个IGBT功率 开关管Q1-Q6和三个电感L1-L3，其拓扑如图3所示。通过控制输入电流矢量，该第二种整 流器能够提高功率因数接近于1，并且实现再生能量回馈功能。然而，该第二种整流器具有 如下缺点由于负载的全部有功功率和无功功率都流经功率开关管Q1-Q6形成的桥臂和电 感L1-L3，所以该电路损耗较大，效率较低，电路体积和成本较高。
技术实现思路
考虑到现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种整流器，其具有更高的效 率以及更小的电路体积和成本。按照本专利技术实施例的一种整流器，包括主整流模块，与具有第一电压的N相交流 电连接，用于把具有所述第一电压的N相交流电转换为直流电，其中，N为正整数；整流补偿 模块，用于补偿所述主整流模块的输出电压的电压谐波分量和具有所述第一电压的N相交 流电中的各相交流电输入到所述主整流模块的电流的电流谐波分量；以及，母线电容，与所 述主整流模块和所述整流补偿模块并联，其电压作为所述整流器的直流输出电压。附图说明本专利技术的其他目的、特征和优点通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易 见。其中图1是示出现有技术的最常用的整流器的拓扑结构的示意图；图2是示出现有技术的带功率因数校正功能的二极管不可控整流器的拓扑结构 的示意图；图3是示出现有技术的PWM整流器的拓扑结构的示意图；图4是示出按照本专利技术一个实施例的整流器的结构示意图；图5是示出按照本专利技术一个实施例的第一控制模块的结构示意图；以及图6是示出按照本专利技术一个实施例的第二控制模块的结构示意图。具体实施例方式下面，将结合附图来详细描述本专利技术的各个实施例。按照本专利技术一个实施例的整流器包括主整流模块和整流补偿模块，其中，主整流 模块用于把待整流的交流电转换成直流电，而整流补偿模块与主整流模块电流并联以及电 压串联，用于通过对待整流的交流电中的各相交流电输入到主整流模块的电流(即主整流 模块的各相输入电流)的电流谐波部分和主整流模块的输出电压中的电压谐波部分进行 补偿来实现整流器的功率因数校正和稳定整流器的直流输出电压，从而提高整流器的输入 功率因数和直流输出电压的稳定度。由于提高了整流器的输入功率因数，从而提高了整流 器的效率。此外，由于仅补偿谐波部分，所以整流补偿模块的视在功率很低，而且稳定的整 流器直流输出电压也可以降低整流器的母线电容的容值，所以整体上减小了整流器的体 积，降低了整流器的总成本。图4是示出按照本专利技术一个实施例的整流器的结构示意图。如图4所示，整流器 100包括主整流模块110、整流补偿模块130和母线电容140。主整流模块110用于把待整流的具有第一相或线电压Vl的三相交流电ACl转换 成直流电。主整流模块110包括三个第一桥臂，每一个第一桥臂包括两个串联的开关器件， 因此，主整流模块Iio总共包括六个开关器件K1-K6，该开关器件K1-K6可以是不可控开关 器件或可控开关器件。三相交流电ACl中的每一相交流电连接到主整流模块110的三个第 一桥臂的其中一个桥臂所包括的两个开关器件之间。整流补偿模块130用于补偿主整流模块110的输出电压u2的电压谐波分量和三 相交流电ACl的各相交流电输入到主整流模块110的电流il、i2和i3的电流谐波分量，以 实现整流器100的功率因数校正和稳定整流器100的直流输出电压。整流补偿模块130包括变压器132、PWM(脉宽调制)整流模块134、第一电容Cl、 逆变器模块136和控制器模块138。变压器132起电气隔离作用，用于根据三相交流电ACl产生一个与三相交流电ACl 隔离的三相交流电AC2，该三相交流电AC2具有第二相或线电压V2，第二相或线电压V2等 于或小于第一相或线电压Vl。优选地，第二相或线电压V2小于第一相或线电压VI，以便 PWM(脉宽调制)整流模块134可以选用容量小的可控开关器件，从而可以进一步节约成本 和降低整流器的体积。PWM整流模块134包括三个第一电感L1-L3和三个第二桥臂。该三个第二桥臂的 每一个包括两个串联的可控开关器件，因此，该三个第二桥臂总共包括六个可控开关器件 Q1-Q6。第一电感L1-L3中的每一个电感，其一端与三相交流电AC2的其中一相交流电连接， 其另一端连接到该三个第二桥臂的其中一个桥臂所包括的两个可控开关器件之间。在本实 施例中，第一电感L1-L3各自的另一端分别连接到Ql和Q2之间、Q3和Q4之间以及Q5和 Q6之间。第一电容Cl与PWM整流模块134并联。逆变器模块136与第一电容Cl并联。逆变器模块136包括两个第三桥臂、第二电 感L4和第二电容C2。两个第三桥臂中的每一个桥臂包括两个串联的可控开关器件，因此， 两个第三桥臂总共包括四个可控开关器件Q7-Q10。第二电感L4的一端连接到其中一个第 三桥臂所包括的两个可控开关器件之间，第二电感L4的另一端连接到第二电容C2的一端， 第二电容C2的另一端连接到另一个第三桥臂所包括的两个可控开关器件之间，以及主整 流模块110连接到第二电感L4和第二电容C2之间。在本实施例中，第二电感L4的一端连接 到可控开关器件Q7和Q8之间，第二电容C2的另一端连接到可控开关器件Q9和QlO之间。控制器模块138包括第一控制模块138-2和第二控制模块138_4，其中，第一控制 模块138-2用于根据三相交流电ACl中的各相交流电输入到主整流模块110的电流il、i2 和i3的电流谐波分量、第一电容Cl的电压检测值、第一电容Cl的电压给定值和三相交流 电AC2的每一相电流i4、 5和i6的电流检测值，通过执行空间矢量脉宽调制处理来生成 和输出用于控制PWM整流模块134所包括的三个第二桥臂中的各个可控开关器件Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种整流器，包括：主整流模块，与具有第一电压的Ｎ相交流电连接，用于把具有所述第一电压的Ｎ相交流电转换为直流电，其中，Ｎ为正整数；整流补偿模块，用于补偿所述主整流模块的输出电压的电压谐波分量和具有所述第一电压的Ｎ相交流电中的各相交流电输入到所述主整流模块的电流的电流谐波分量；以及母线电容，与所述主整流模块和所述整流补偿模块并联，其电压作为所述整流器的直流输出电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋英华，姚吉隆，吴学智，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]