CN103746573A - 整流装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种整流装置，其采用一三相桥式整流电路，每相的上桥臂电路均包括用于使该相上桥臂电路导通的整流开关，整流装置还包括与每相桥式整流电路均并联的预充电单元，每相的输入端通过复用开关与预充电单元相连接，每相的输入端通过复用开关与该相的整流开关相连接，其中每相的输入端至预充电单元的回路接通；其后在预充电单元的电压达到设定阈值时，每相的输入端至该相的整流开关间的回路接通，该相上桥臂电路导通，其后若未达到该设定阈值，则该相上桥臂电路不导通。本发明无需使用高功耗的器件，无需借助软件控制，完全可通过硬件结构实现整流。本发明具有结构相对简单、降低生产成本、增强可靠性以及减小整流装置占用的空间等优点。

Description

整流装置

技术领域

本发明涉及一种整流装置，特别涉及一种通过复用开关实现预充电电路与可控硅触发电路复用的整流装置。

背景技术

在工业整流方案中，大多采用不可控二极管整流方式，输入的交流电经整流模块整流后再由电解电容滤波，实现交流电到直流电的变换。上述结构要求在上电过程中对输入电流进行限制，否则会对整流模块和电解电容造成损坏或降低寿命。其中，整流上电过程中的电流限制电路被称为上电预充电电路。

下面介绍现有技术中将输入的交流电整流为直流电的整流装置：

如图1所示，整流装置采用三相桥式整流电路，母线VP和VN间接入一设备如变频器（图中未示出）。上电时，由于该变频器的开关电源没有工作，接触器K0处于断开状态，此时三相交流电经整流后通过限流电阻R0对电解电容C1和C2充电。当电解电容C1和C2充电到一定电压后，该变频器的开关电源工作并产生一隔离电源发送至接触器K0的控制模块，该控制模块发送一控制信号至接触器K0使得接触器K0从断开状态切换到闭合状态，限流电阻R0被接触器K0短接掉，此过程由于电阻的限流，降低了对电解电容和三相桥式整流电路的冲击，延长了寿命。该整流装置的缺点是随着功率的增大，流经接触器K0的电流逐渐增大，这势必对接触器的性能要求就很高，进而导致生产成本大大增加。

如图2所示，整流装置采用三相桥式整流电路。输入的交流电依次流经电阻R0、二极管D0对电容C1和C2预充电。当电容C1和C2充电到一定电压值时，开关电源开始工作并给可控硅触发板供电，进而可控硅触发板开始工作，可控硅触发板的控制单元检测并比较三相交流输入电压与开关电源供电电压之间的大小，当三相交流输入电压高于开关电源供电电压一定值时，可控硅触发板的控制单元控制输出一控制信号至可控硅的触发端子，可控硅导通，使得三相桥式整流电路的上桥臂电路导通进而实现整流。这种整流装置的缺点是需要独立的预充电电路和可控硅触发电路，可控硅触发板的结构比较复杂，且需要软件程序来控制，生产成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中整流装置的硬件结构复杂、需要软件程序的配合以及生产成本高的缺陷，提供一种结构相对简单、完全通过硬件结构实现整流、无需使用高功耗的器件以及减低生产成本的整流装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种整流装置，其采用一三相桥式整流电路，其特点在于，每相的上桥臂电路均包括一用于使该相上桥臂电路导通的整流开关，该整流装置还包括与每相桥式整流电路均并联的一预充电单元，每相的输入端通过一复用开关与该预充电单元相连接，每相的输入端还通过该复用开关与该相的整流开关相连接，其中每相的输入端至该预充电单元的回路接通；

其后，在该预充电单元的电压达到一设定阈值时，每相的输入端至该相的整流开关间的回路接通，该相上桥臂电路导通，其后若该预充电单元的电压未达到该设定阈值，则每相的输入端至该相的整流开关间的回路不接通，该相上桥臂电路不导通。

在本方案中，三相分别为A相、B相和C相，A相包括一个上桥臂电路和一个下桥臂电路，B相包括一个上桥臂电路和一个下桥臂电路，同样地，C相也包括一个上桥臂电路和一个下桥臂电路。A相的输入端通过一个复用开关（如第一复用开关）与该预充电单元相连接，还通过该第一复用开关与A相的整流开关相连接，B相的输入端通过一个复用开关（如第二复用开关）与该预充电单元相连接，还通过该第二复用开关与B相的整流开关相连接，同样C相的输入端通过一个复用开关（如第三复用开关）与该预充电单元相连接，还通过该第三复用开关与C相的整流开关相连接。

在该预充电单元的电压达到该设定阈值时，A相的输入端至A相的整流开关间的线路被接通，在A相电压大于该预充电单元的电压一定值时，A相上桥臂电路导通，B相的输入端至B相的整流开关间的线路被接通，在B相电压大于该预充电单元的电压一定值时，B相上桥臂电路导通，C相的输入端至C相的整流开关间的线路被接通，在C相电压大于该预充电单元的电压一定值时，C相上桥臂电路导通，进而对输入的交流电实现整流。其后若该预充电单元的电压未达到该设定阈值，每一相到整流开关间的线路被断开。

较佳地，该复用开关为一继电器。

较佳地，每相的输入端依次通过一电抗器、一电阻和一二极管与该复用开关相连接。

较佳地，该预充电单元包括一第一电容和一第二电容，该第一电容和该第二电容相串联。

较佳地，该整流装置还包括一第四电阻和一第五电阻，该第四电阻与该第一电容并联，该第五电阻与该第二电容并联。

较佳地，该整流开关为一可控硅触发开关或该整流开关包括相串联的一整流二极管和一开关。本方案中该可控硅触发开关既具有开关本身的作用又具有整流作用，而该开关只具有开关本身的功能，不具有整流作用。

本发明的积极进步效果在于：

本发明提供一种电路更为优化的整流装置，通过复用开关实现预充电电路与可控硅触发电路的复用，简化了电路结构，无需使用高功耗的器件如接触器，无需借助软件程序控制，完全可通过硬件结构实现整流。本发明具有结构相对简单、降低生产成本、增强可靠性以及减小整流装置占用的空间等优点。

附图说明

图1为现有技术中整流装置的结构示意图。

图2为现有技术中整流装置的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的整流装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图3所示，在本发明实施例中提供了一种整流装置，其采用一三相桥式整流电路，三相分别为A相、B相和C相，A相包括一个上桥臂电路和一个下桥臂电路，B相包括一个上桥臂电路和一个下桥臂电路，C相也包括一个上桥臂电路和一个下桥臂电路。

其中，A相的上桥臂电路包括一用于使A相上桥臂电路导通的第一可控硅触发开关G1，B相的上桥臂电路包括一用于使B相上桥臂电路导通的第二可控硅触发开关G2，C相的上桥臂电路包括一用于使C相上桥臂电路导通的第三可控硅触发开关G3。

该整流装置还包括与A相、B相和C相桥式整流电路均并联的一预充电单元、一第四电阻R4和一第五电阻R5，该预充电单元包括一第一电容C1和一第二电容C2，该第一电容C1和该第二电容C2相串联，该第四电阻R4与该第一电容C1并联，该第五电阻R5与该第二电容C2并联。

A相的输入端依次通过一第一电抗器L1、一第一电阻R1、一第一二极管D1和一第一继电器K1的常闭触点与该预充电单元相连接，构成预充电电路，A相的输入端依次通过该第一电抗器L1、该第一电阻R1、该第一二极管D1和该第一继电器K1的常开触点与该第一可控硅触发开关G1的触发端子相连接，构成可控硅触发电路。B相的输入端依次通过一第二电抗器L2、一第二电阻R2、一第二二极管D2和一第二继电器K2的常闭触点与该预充电单元相连接，构成预充电电路，B相的输入端依次通过该第二电抗器L2、该第二电阻R2、该第二二极管D2和该第二继电器K2的常开触点与该第二可控硅触发开关G2的触发端子相连接，构成可控硅触发电路。C相的输入端依次通过一第三电抗器L3、一第三电阻R3、一第三二极管D3和一第三继电器K3的常闭触点与该预充电单元相连接，构成预充电电路，C相的输入端依次通过该第三电抗器L3、该第三电阻R3、该第三二极管D3和该第三继电器K3的常开触点与该第三可控硅触发开关G3的触发端子相连接，构成可控硅触发电路。

而且，该第一继电器K1、该第二继电器K2和该第三继电器K3的常闭触点和常开触点可通过下列方式区分：继电器的线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”，未通电时处于接通状态的静触点，称为“常闭触点”，参考图3，图中的第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3均与上面的那一触点相接触，上面的那一触点就为“常闭触点”，当前图中的第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3均处于常闭状态，相对下面的那一触点就为“常开触点”。

本实施例的整流装置包括母线P和母线N，母线P和母线N可以接入设备如变频器，设备上有开关电源，该开关电源的一路隔离电源输出分别与该第一继电器K1、该第二继电器K2和该第三继电器K3的控制端子相连接。

上面介绍了该整流装置的硬件电路结构，下面具体说明本发明的工作流程，以使本领域的技术人员能够更好地理解本发明：

在该整流装置通入三相交流电时，该第一继电器K1、该第二继电器K2和该第三继电器K3的初始状态触点处于常闭触点，这时设备的开关电源并不工作，该第一继电器K1、该第二继电器K2和该第三继电器K3的控制端子并未接收到控制信号，该第一继电器K1、该第二继电器K2和该第三继电器K3继续处于常闭状态。这样，A相的输入端、该第一电抗器L1、该第一电阻R1、该第一二极管D1和该第一继电器K1的常闭触点至该预充电单元之间的回路被接通，B相的输入端、该第二电抗器L2、该第二电阻R2、该第二二极管D2和该第二继电器K2的常闭触点至该预充电单元之间的回路被接通，C相的输入端、该第三电抗器L3、该第三电阻R3、该第三二极管D3和该第三继电器K3的常闭触点至该预充电单元之间的回路被接通。A相的输入端、B相的输入端和C相的输入端通入的三相交流电通过预充电电路和该整流装置的下桥臂电路对该第一电容C1和该第二电容C2充电。

在该第一电容C1和该第二电容C2的充电电压达到一设定阈值时，设备的开关电源工作，产生一隔离电源并分别传输至该第一继电器K1、该第二继电器K2和该第三继电器K3的控制端子，即该第一继电器K1、该第二继电器K2和该第三继电器K3的控制端子接收到控制信号，该第一继电器K1、该第二继电器K2和该第三继电器K3的控制端子分别控制各自继电器动作，该第一继电器K1、该第二继电器K2和该第三继电器K3的动触点从常闭触点切换至常开触点，即从预充电电路切换为可控硅触发电路。此后，输入的交流电不再流经该预充电单元，从而实现对接入的设备如变频器的预充电控制功能。

然后，当A相、B相和C相输入的电压分别高于母线电压一定值时，该第一可控硅触发开关G1、该第二可控硅触发开关G2和该第三可控硅触发开关G3的可控硅分别被导通，即A相的输入端至该第一可控硅触发开关G1间的线路被接通，进而A相上桥臂电路导通，B相的输入端至该第二可控硅触发开关G2间的线路被接通，进而B相上桥臂电路导通，C相的输入端至该第三可控硅触发开关G3间的线路被接通，进而C相上桥臂电路导通，最终实现三相整流输出。

此后，若该第一电容C1和该第二电容C2的充电电压未达到该设定阈值，则A相的输入端至A相的该第一可控硅触发开关G1间的回路不接通，B相的输入端至B相的该第二可控硅触发开关G2间的回路不接通，C相的输入端至C相的该第三可控硅触发开关G3间的回路不接通，A相、B相和C相的上桥臂电路不导通。对该第一可控硅触发开关G1、该第二可控硅触发开关G2和该第三可控硅触发开关G3的可控硅的关断，是通过流经可控硅的电流低于导通阈值而自动关断。

另外，在本实施例中，是选用可控硅触发开关作为整流开关，当然，本发明还可以选用一整流二极管和一开关作为整流开关。其中，该整流二极管具备整流功能，该开关具备开关自身功能，即该整流二极管和该开关两者的结合能够替代可控硅触发开关，实现可控硅触发开关的既能整流又能作为开关的功能。

本发明与现有技术方案的不同点在于：现有的预充电电路和可控硅触发电路是分别独立的电路，比较复杂，并且需要软件控制。本发明的预充电电路和可控硅触发电路可通过继电器切换复用，不需要软件支持，电路结构得到很大的简化，降低了生产成本。而且流经继电器的电流很小，避免使用高功率接触器的麻烦，节省了设备内部空间，同时也降低了成本，提高了可靠性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种整流装置，其采用一三相桥式整流电路，其特征在于，每相的上桥臂电路均包括一用于使该相上桥臂电路导通的整流开关，该整流装置还包括与每相桥式整流电路均并联的一预充电单元，每相的输入端通过一复用开关与该预充电单元相连接，每相的输入端还通过该复用开关与该相的整流开关相连接，其中每相的输入端至该预充电单元的回路接通；

其后，在该预充电单元的电压达到一设定阈值时，每相的输入端至该相的整流开关间的回路接通，该相上桥臂电路导通，其后若该预充电单元的电压未达到该设定阈值，则每相的输入端至该相的整流开关间的回路不接通，该相上桥臂电路不导通。

2.如权利要求1所述的整流装置，其特征在于，该复用开关为一继电器。

3.如权利要求1所述的整流装置，其特征在于，每相的输入端依次通过一电抗器、一电阻和一二极管与该复用开关相连接。

4.如权利要求1所述的整流装置，其特征在于，该预充电单元包括一第一电容和一第二电容，该第一电容和该第二电容相串联。

5.如权利要求4所述的整流装置，其特征在于，该整流装置还包括一第四电阻和一第五电阻，该第四电阻与该第一电容并联，该第五电阻与该第二电容并联。

6.如权利要求1所述的整流装置，其特征在于，该整流开关为一可控硅触发开关或该整流开关包括相串联的一整流二极管和一开关。

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