CN103151940A

CN103151940A - 一种pwm整流模块集成电源

Info

Publication number: CN103151940A
Application number: CN2013101135393A
Authority: CN
Inventors: 薛建仁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明提出一种全新的PWM整流模块集成电源，该电源由多个小功率PWM整流模块集成，其直流输出端侧通过并联或串联后输出，其PWM整流模块的网侧通过多绕组输出变压器连接电网，其变压器每个输出绕组与一个或多个PWM整流电源模块相连接，变压器的输入侧连接电网；该整流电源具有网侧电流为正弦波，网侧功率因数接近于1的优异性能，同时具有电压稳定和动态响应快等其他整流电源无法具备的优点。

Description

一种PWM整流模块集成电源

技术领域

本发明涉及整流电源，主要应用于海水淡化、盐化工、电解、电镀、电泳和地铁的直流驱动电源等领域，尤其是一种PWM整流模块集成电源。

背景技术

现有应用于海水淡化、盐化工、电解、电镀和电泳等工业领域的整流电源为：二极管整流、晶闸管直接整流、AC/DC高频电源和同步整流器等工业整流装置，这些整流装置的网侧功率因数低，谐波含量高，已经给电网造成了大量的能源浪费。

为解决网侧谐波含量高和功率因数低的问题，人们在谐波抑制和无功补偿等方面做了很多努力，也取得了很多成绩，但没有根本解决此问题，原因是所有可控整流电路用晶闸管构成并沿用相控方式，也就无法消除产生谐波和无功的根源。

发明内容

本发明目的是：提出一种PWM整流模块集成电源，其网侧电流为正弦波，网侧功率因数接近于1的优异性能，同时具有电压稳定和动态响应快等其他整流电源无法具备的优点。

本发明的目的是这样实现的：一种PWM整流模块集成电源由多个小功率PWM整流模块集成为一个大功率电源，其PWM整流模块的网侧通过变压器与电网连接，PWM整流模块直流输出侧通过并联或串联后输出。

本发明中：PWM整流模块的网侧通过变压器电网连接，其变压器为一个多绕组输出的变压器，变压器每个输出绕组与一个或多个PWM整流模块的网侧相连接，变压器的输入侧连接电网。

本发明中：多绕组输出变压器为一种多脉移相变压器。

本发明中：PWM整流模块由全控功率器件构成的三相半桥或三相全桥功率电路单元，功率驱动电路单元，网侧电压和电流取样和调理单元，直流输出侧电压和电流信号取样和调理单元，DSP控制回路单元和网侧电感组成；网侧的电压和电流的取样信号，输出的电压和电流取样信号，经调理单元分别与DSP控制电路单元相连接；DSP控制电路单元输出的驱动电平信号，经驱动单元电路电平隔离和变换，与功率电路单元相连接；其电网电源通过网侧电感与功率电路单元相连接。

本发明中：PWM整流模块的功率电路单元由全控功率器件构成三相半桥或三相全桥，其直流输出端连接负载，由此组成VSR电压型PWM整流模块。

本发明中：PWM整流模块的功率电路单元由全控功率器件构成三相半桥或三相全桥，其直流输出端经电感连接负载，其网侧电感连接功率电路端接有滤波电容，由此组成CSR电流型PWM整流模块。

本发明中：PWM整流模块的功率电路单元采用的全控功率器件为IGBT或MOS管器件，其VSR电压型PWM整流电源的每个IGBT或MOS管的源极和漏极并联有反向偏置的二极管。

本发明中：PWM整流模块的功率电路单元采用的全控功率器件为IGBT或MOS管器件，其CSR电流型PWM整流电源的每个IGBT或MOS管的源极和漏极回路串接有正向偏置的二极管。

本发明中：PWM整流模块的功率电路单元采用的全控功率器件为GTO或IGCT器件。

本发明的PWM整流模块中：在其直流输出和负载的回路中，串接有IGBT斩波电路单元，通过斩波控制信号控制斩波管IGBT的输出脉宽，实现控制输出电压或电流的大小。

本发明的优点在于：这种PWM整流模块集成电源的交流侧电流为正弦波，功率因数接近1，谐波小，响应速度快等优点，从根本上解决了传统整流器效率低和对电网污染的问题，是真正意义上的高效节能绿色电源，可以实现该产品实施对企业节能减排有重大意义；采用多脉移相变压器不但可以满足不同电压和隔离需要，采用多脉移相整流和PWM整流的集合，同时进一步提高了效率和降低了谐波，是现代整流技术的一种进步。

附图说明

图1是输出并联的PWM整流模块集成电源的原理图；

图2是输出串联的PWM整流模块集成电源的原理图；

图3是PWM整流模块原理图；

图4是VSR型PWM整流模块的IGBT全桥结构的功率电路单元；

图5是VSR型PWM整流模块的IGBT半桥结构的功率电路单元；

图6是CSR型PWM整流模块的IGBT半桥结构的功率电路单元；

图7是CSR型PWM整流模块的GTO半桥结构的功率电路单元；

图8是输出电压从零起调的整流模块。

图1是本发明的一个多模块集成的实施例，图中TRF为多脉电力变压器，X1、X2和XN为整流电源模块，根据需要由一个以上的整流电源模块并联为输出电流更大的整流电源，CONT为集成控制单元，TO X1、TO X2和TO XN为模块集成控制信号，用于监测和控制模块的工作状态。

图2是本发明的另一个多模块集成的实施例，图中TRF为多脉电力变压器，X1、X2和XN为整流电源模块，根据需要由一个以上的整流电源模块串联为输出电压更高的整流电源，CONT为集成控制单元，TO X1、TO X2和TO XN为模块集成控制信号，用于监测和控制模块的工作状态。

图3是PWM整流模块原理图，图中BR是功率电路单元，A1交流电压和电流信号采集和调理单元，A2直流电压和电流信号采集和调理单元，TR是IBGT功率驱动电路单元，DSP是控制电路单元，AC是网电，L是网侧电感，C1是滤波电容，R是负载电阻。V1和I1分别是交流电压和电流信号，V2和I2直流输出侧电压和电流信号，RA是是TR功率驱动电路单元的输出信号，SA是DSP单元输出的全控功率器件触发电平信号，GA是交流采集和调理单元A1输出到DSP单元的信号，DA直流采集和调理单元A2输出到DSP单元的信号；其工作过程是根据GA和DA电量信号由DSP根据算法输出全控功率器件驱动信号。

图4是VSR型PWM整流模块的IGBT全桥结构的功率电路单元，图中TRF为电力变压器，LA、LB和LC是网侧电感，HA、HB和HC是全控功率器件单相H桥，DR是功率驱动电路单元，AA交直流电量信号调理单元，DSP是控制单元，C1滤波电容，R为负载电阻；TO/HA是A相桥的驱动信号，TO/HB是B相桥的驱动信号，TO/HC是C相桥的驱动信号；DSP单元的TO/DSP1信号与功率驱动单元DR的DSP1连接，DSP单元的TO/DSP2电量采集和调理单元AA的DSP2连接，K/P连接外置的键盘和显示器，TOCOM连接外置通讯模块和并联管理单元；VD/CD是直流电压和电流信号，VA/CAA、VB/CB和VC/CC是网侧三相交流电压和电流信号；三相全桥PWM整流模块，是在直流母线上连接三个独立控制的单相全桥VSR，当电网不平衡时，不会严重影响PWM变换器的性能，避免了三相电网不平衡时的控制性能恶化和故障。

图5是VSR型PWM整流模块的IGBT半桥结构功率电路单元原理图，图中TRF为电力变压器，LA、LB和LC为网侧电感，C1为滤波电容，R为负载电阻，其输出直接负载。

图6是CSR型PWM整流模块的IGBT半桥结构功率电路单元原理图，图中TRF为电力变压器，LA、LB和LC为网侧电感，C2、C3和C4为滤波电容，L1为输出电感，R为负载电阻，直流输出经由电感L1接负载。

图7是CSR型PWM整流模块的GTO半桥结构功率电路单元原理图，图中TRF为电力变压器，LA、LB和LC为网侧电感，C2、C3和C4为滤波电容，L1为输出电感，R为负载电阻，直流输出经由电感L1接负载。

图8是输出电压从零起调的整流模块，虚框XY为PWM整流模块，在其直流输出和负载的回路中，串接有IGBT斩波电路单元，通过斩波控制信号控制IGBT斩波管的脉宽，控制输出电压或电流的大小。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明的，以此为基础的任何延伸和变化，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种PWM整流模块集成电源，其主要技术特征为：该PWM整流模块集成电源由多个小功率PWM整流模块集成为一个大功率电源，其PWM整流模块的网侧通过变压器与电网连接，PWM整流模块直流输出侧通过并联或串联后输出。

2.一种如权利要求1所述的PWM整流模块集成电源，其技术特征为：PWM整流模块的网侧通过变压器电网连接，其变压器为一个多绕组输出的变压器，变压器每个输出绕组与一个或多个PWM整流模块的网侧相连接，变压器的输入侧连接电网。

3.一种如权利要求1所述的PWM整流模块集成电源，其技术特征为：采用的多绕组输出变压器为一种多脉移相变压器。

4.一种如权利要求1-3所述的PWM整流模块集成电源，其PWM整流模块的技术特征为：PWM整流模块由全控功率器件构成的三相半桥或三相全桥功率电路单元，功率驱动电路单元，网侧电压和电流取样和调理单元，直流输出侧电压和电流信号取样和调理单元，DSP控制回路单元和网侧电感组成；网侧的电压和电流的取样信号，输出的电压和电流取样信号，经调理单元分别与DSP控制电路单元相连接；DSP控制电路单元输出的驱动电平信号，经驱动单元电路电平隔离和变换，与功率电路单元相连接；其电网电源通过网侧电感与功率电路单元相连接。

5.一种如权利要求4所述的PWM整流模块，其PWM整流模块的技术特征为：PWM整流模块的功率电路单元由全控功率器件构成三相半桥或三相全桥，其直流输出端连接负载，由此组成VSR电压型PWM整流模块。

6.一种如权利要求4所述的PWM整流模块，其PWM整流模块的技术特征为：PWM整流模块的功率电路单元由全控功率器件构成三相半桥或三相全桥，其直流输出端经电感连接负载，其网侧电感连接功率电路端接有滤波电容，由此组成CSR电流型PWM整流模块。

7.一种如权利要求4所述的PWM整流模块，其PWM整流模块的技术特征为：PWM整流模块的功率电路单元采用的全控功率器件为IGBT或MOS管器件，其VSR电压型PWM整流电源的每个IGBT或MOS管的源极和漏极并联有反向偏置的二极管。

8.一种如权利要求4所述的PWM整流模块，其PWM整流模块的技术特征为：PWM整流模块的功率电路单元采用的全控功率器件为IGBT或MOS管器件，其CSR电流型PWM整流电源的每个IGBT或MOS管的源极和漏极回路串接有正向偏置的二极管。

9.一种如权利要求4所述的PWM整流模块，其PWM整流模块的技术特征为：PWM整流模块的功率电路单元采用的全控功率器件为GTO或IGCT器件。

10.一种如权利要求4-9所述的PWM整流模块，其技术特征为：在其直流输出和负载的回路中，串接有IGBT斩波电路单元，通过斩波控制信号控制斩波管IGBT的输出脉宽，实现控制输出电压或电流的大小。