CN104993721A - 三相三倍压整流电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的三相三倍压整流电路，由输入滤波电路、升压电路、整流电路及滤波电路依次连接组成。本发明三相三倍压整流电路完全由二极管和电容组成，无需设置升压变压器，在交流三相三线电源时实现整流输出直流电压达到线电压峰值的三倍。
Description
技术领域
本发明属于整流电路技术领域，具体涉及一种三相三倍压整流电路。
背景技术
三相桥式二极管整流电路可以得到的直流电压为三相线电压的峰值；单相桥式二极管整流电路可以得到的直流电压是单相电压的峰值；单相双半波二极管整流电路可以得到的直流电压是单相电压峰值的两倍。
在实际应用中，当需要更高的整流输出直流电压时，一般需要使用升压变压器，而这就会导致整流电源的体积增大、成本升高。
对于二极管和电容级联的升压整流电路，当级数增多时，负载能力降低，只适合于小功率的场合，而在很多工程应用的场合下，需要使用大容量的高压直流电压。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三相三倍压整流电路，该电路完全由二极管和电容组成，无需设置升压变压器，在交流三相三线电源时实现整流输出直流电压达到线电压峰值的3倍。
本发明所采用的技术方案是，三相三倍压整流电路，由输入滤波电路、升压电路、整流电路及滤波电路依次连接组成。
本发明的特点还在于：
输入滤波电路采用的是三相进线电感电路；
三相进线电感电路中的三个电感分别为第一电感、第二电感和第三电感，用来限制注入三相交流电源的谐波电流。
升压电路由第一升压组件、第二升压组件、第三升压组件并联组成；第一升压组件、第二升压组件、第三升压组件分别与三相交流电源的A、B、C三相连接。
第一升压组件由第一电容、第二电容、二极管半桥VD1/VD2和二极管半桥VD3/VD4组成；第一电容和第二电容顺向串联，第一电容和第二电容的中点经第一电感接三相交流电源A相；对于二极管半桥VD1/VD2和二极管半桥VD3/VD4，二极管VD1和二极管VD2顺向串联，二极管VD3和二极管VD4顺向串联；二极管VD1和二极管VD3阴极向上与第一电容的另一端相接，二极管VD2和二极管VD4的阳极向下与第二电容的另一端相接；
第二升压组件由第三电容、第四电容、二极管半桥VD7/VD8和二极管半桥VD9/VD10组成；第三电容和第四电容顺向串联，第三电容和第四电容的中点经第二电感接三相交流电源B相；对于二极管半桥VD7/VD8和二极管半桥VD9/VD10，二极管VD7和二极管VD8顺向串联，二极管VD9和二极管VD10顺向串联；二极管VD7和二极管VD9阴极向上与第三电容的另一端相接，二极管VD8和二极管VD10的阳极向下与第四电容的另一端相接；
第三升压组件由第五电容、第六电容、二极管半桥VD13/VD14和二极管半桥VD15/VD16组成；第五电容和第六电容顺向串联，第五电容和第六电容的中点经第三电感接三相交流电源C相；对于二极管半桥VD13/VD14和二极管半桥VD15/VD16，二极管VD13和二极管VD14顺向串联，二极管VD15和二极管VD16顺向串联；二极管VD13和二极管VD15阴极向上与第五电容的另一端相接，二极管VD14和二极管VD16的阳极向下与第六电容的另一端相接。
二极管半桥VD1/VD2和二极管半桥VD15/VD16的中点并联后接在三相交流电源B相的第二电感的输出端；
二极管半桥VD3/VD4和二极管半桥VD7/VD8的中点并联后接在三相交流电源C相的第三电感的输出端；
二极管半桥VD9/VD10和二极管半桥VD13/VD14的中点并联后接在三相交流电源A相第一电感的输出端。
整流电路由六个相同的二极管组成；六个二级管分别是：二极管VD5、二极管VD11、二极管VD17、二极管VD6、二极管VD12和二极管VD18。
二极管VD5的阳极接第一电容与二极管VD1和二极管VD3的连接点；二极管VD11的阳极接第三电容与二极管VD7和二极管VD9的连接点；二极管VD17的阳极接第五电容与二极管VD13和二极管VD15的连接点；二极管VD5、二极管VD11和二极管VD17的阴极接在一起形成输出直流电压Ud的正端；
二极管VD6的阴极接第二电容与二极管VD2和二极管VD4的连接点；二极管VD12的阴极接第四电容与二极管VD8和二极管VD9的连接点；二极管VD18的阴极接第六电容与二极管VD14和二极管VD16的连接点；二极管VD6、二极管VD12和二极管VD18的阳极接在一起形成输出直流电压Ud的负端。
滤波电路由第七电容和第八电容组成。
第七电容和第八电容顺向串联；第七电容上端与整流电路内的二极管VD5、二极管VD11和二极管VD17的阴极接在一起；第八电容的下端与整流电路内的二极管VD6、二极管VD12和二极管VD18的阳极接在一起。
本发明的有益效果还在于：
(1)本发明三相三倍压整流电路完全由二极管和电容组成，无需设置升压变压器，减小了整流电源的体积、降低了制作成本。
(2)本发明三相三倍压整流电路在运行时，其内部的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6上的电压最大值分别为线电压的峰值；而第七电容C7和第八电容C8上的电压最大值分别为线电压峰值的1.5倍；输出直流电压Ud的最大值是三相交流电源线电压峰值的3倍。
(3)本发明三相三倍压整流电路应用范围广泛，可用于一切需要在固定的交流电压下经二极管整流得到高于普通的桥式或双半波整流电压的场合，适用于大功率、需要较高直流电压的应用场合，电路结构简单，性能稳定可靠。
(4)本发明三相三倍压整流电路输入三相电源接线灵活，既可以是三相三线制接法，也可以是三相四线制接法；其中的三相进线电感电路既可以是一个直接的三相电感电路，也可以是由三个并联的单相电感组成的电路。
(5)本发明三相三倍压整流电路的输入谐波电流较小，减小进线滤波的压力，降低了成本，易于实现。
附图说明
图1是本发明三相三倍压整流电路的结构示意图。
图中，1.输入滤波电路，2.升压电路，3.整流电路，4.滤波电路，5.第一升压组件，6.第二升压组件，7.第三升压组件，8.负载，C1.第一电容，C2.第二电容，C3.第三电容，C4.第四电容，C5.第五电容，C6.第六电容，C7.第七电容，C8.第八电容，L1.第一电感，L2.第二电感，L3.第三电感。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
本发明三相三倍压整流电路，其结构如图1所示，由输入滤波电路1、升压电路2、整流电路3及滤波电路4依次连接组成。
输入滤波电路1采用的是三相进线电感电路，三相进线电感电路中的三个电感分别为第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3，输入滤波电路1用来限制注入三相交流电源(A、B、C)的谐波电流。
升压电路2由三个相对独立且完全相同的升压组件组成，分别为第一升压组件5、第二升压组件6、第三升压组件7；第一升压组件5、第二升压组件6、第三升压组件7分别与三相交流电源的A、B、C三相连接。
第一升压组件5、第二升压组件6、第三升压组件7结构相同，均由两个电容和两个二极管半桥组成。
接入三相交流电源A相的第一升压组件5由第一电容C1、第二电容C2、二极管半桥VD1/VD2和二极管半桥VD3/VD4组成，其中的第一电容C1和第二电容C2顺向串联，第一电容C1和第二电容C2的中点经第一电感L1接三相交流电源的A相；对于二极管半桥VD1/VD2和二极管半桥VD3/VD4，其中的二极管VD1和二极管VD2顺向串联，二极管VD3和二极管VD4顺向串联；二极管VD1和二极管VD3阴极向上与第一电容C1的另一端相接，二极管VD2和二极管VD4的阳极向下与第二电容C2的另一端相接。
接入三相交流电源B相的第二升压组件6由第三电容C3、第四电容C4、二极管半桥VD7/VD8和二极管半桥VD9/VD10组成；其中的第三电容C3和第四电容C4顺向串联，第三电容C3和第四电容C4的中点经第二电感L2接三相交流电源的B相；对于二极管半桥VD7/VD8和二极管半桥VD9/VD10，二极管VD7和二极管VD8顺向串联，二极管VD9和二极管VD10顺向串联；二极管VD7和二极管VD9阴极向上与第三电容C3的另一端相接，二极管VD8和二极管VD10的阳极向下与第四电容C4的另一端相接。
接入三相交流电源C相的第三升压组件7由第五电容C5、第六电容C6、二极管半桥VD13/VD14和二极管半桥VD15/VD16组成；第五电容C5和第六电容C6顺向串联，第五电容C5和第六电容C6的中点经第三电感L3接三相交流电源的C相；对于二极管半桥VD13/VD14和二极管半桥VD15/VD16，二极管VD13和二极管VD14顺向串联，二极管VD15和二极管VD16顺向串联；二极管VD13和二极管VD15阴极向上与第五电容C5的另一端相接，二极管VD14和二极管VD16的阳极向下与第六电容C6的另一端相接。
二极管半桥VD1/VD2和二极管半桥VD15/VD16的中点并联后接在三相交流电源B相的第二电感L2的输出端；二极管半桥VD3/VD4和二极管半桥VD7/VD8的中点并联后接在三相交流电源C相的第三电感L3的输出端；二极管半桥VD9/VD10和二极管半桥VD13/VD14的中点并联后接在三相交流电源A相第一电感L1的输出端。
整流电路3由六个相同的二极管组成，这六个二级管分别是：二极管VD5、二极管VD11、二极管VD17、二极管VD6、二极管VD12和二极管VD18；
其中，二极管VD5的阳极接第一电容C1与二极管VD1和二极管VD3的连接点；二极管VD11的阳极接第三电容C3与二极管VD7和二极管VD9的连接点；二极管VD17的阳极接第五电容C5与二极管VD13和二极管VD15的连接点；二极管VD5、二极管VD11和二极管VD17的阴极接在一起形成输出直流电压Ud的“正端”；
二极管VD6的阴极接第二电容C2与二极管VD2和二极管VD4的连接点；二极管VD12的阴极接第四电容C4与二极管VD8和二极管VD9的连接点；二极管VD18的阴极接第六电容C6与二极管VD14和二极管VD16的连接点；二极管VD6、二极管VD12和二极管VD18的阳极接在一起形成输出直流电压Ud的“负端”。
滤波电路4由第七电容C7和第八电容C8组成，第七电容C7和第八电容C8顺向串联，第七电容C7的上端与整流电路3内的二极管VD5、二极管VD11和二极管VD17的阴极接在一起，第八电容C8的下端与整流电路3内的二极管VD6、二极管VD12和二极管VD18的阳极接在一起，第七电容C7和第八电容C8的中点记为“N1”。
本发明三相三倍压整流电路中各电路的作用如下：
输入滤波电路1：三相交流电源通过三相进线电感电路1的滤波抑制作用来限制三相交流电源的谐波电流，为升压电路2提供较纯净的三相对称交流电源，使得升压电路2能够稳定正常运行，达到良好的升压效果。
升压电路2：经过升压电路2的升压作用，在其输出端分别得到的电压是各相线电压的峰值和各相交流电压的叠加值，以此作为整流电路3的输入值，为得到较高输出直流电压提供了保障。
整流电路3：经过整流电路3的整流作用，在其输出端得到三倍线电压峰值的直流电压，但此处的直流电压脉动比较大，不够平滑，因此需要引入滤波电路4。
滤波电路4：对整流电路3的输出直流电压进行滤波处理，得到较为恒定的三倍线电压峰值的直流电压Ud，供给负载8运行。
上述的四部分电路的相互作用，使得整个三相三倍整流电路性能稳定，运行可靠，得到较为恒定的输出直流电压。
在三相交流电源和输入滤波电路1、升压电路2、整流电路3及滤波电路4共同作用的条件下，三相交流电源中的A、B和C三相电流没有零序分量，所以无需中性点“N”。通过适当增大第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3，可以减小电源电流中的谐波。
本发明三相三倍压整流电路运行时，升压电路2内的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6上的电压最大值分别为线电压的峰值；滤波电路4内第七电容C7和第八电容C8上的电压最大值分别为线电压峰值的1.5倍；输出直流电压Ud的最大值是线电压峰值的3倍。
本发明三相三倍压整流电路完全由二极管和电容组成，无需设置升压变压器，在交流三相三线电源时实现整流输出直流电压达到线电压峰值的三倍。
Claims (9)
1.三相三倍压整流电路，其特征在于，由输入滤波电路(1)、升压电路(2)、整流电路(3)及滤波电路(4)依次连接组成。
2.根据权利要求1所述的三相三倍压整流电路，其特征在于，所述输入滤波电路(1)采用的是三相进线电感电路；
所述三相进线电感电路中的三个电感分别为第一电感(L1)、第二电感(L2)和第三电感(L3)，用来限制注入三相交流电源的谐波电流。
3.根据权利要求1所述的三相三倍压整流电路，其特征在于，所述升压电路(2)由第一升压组件(5)、第二升压组件(6)、第三升压组件(7)并联组成；
所述第一升压组件(5)、第二升压组件(6)、第三升压组件(7)分别与三相交流电源的A、B、C三相连接。
4.根据权利要求3所述的三相三倍压整流电路，其特征在于，所述第一升压组件(5)由第一电容(C1)、第二电容(C2)、二极管半桥VD1/VD2和二极管半桥VD3/VD4组成；所述第一电容(C1)和第二电容(C2)顺向串联，所述第一电容(C1)和第二电容(C2)的中点经第一电感(L1)接三相交流电源A相；对于二极管半桥VD1/VD2和二极管半桥VD3/VD4，二极管VD1和二极管VD2顺向串联，二极管VD3和二极管VD4顺向串联；二极管VD1和二极管VD3阴极向上与第一电容(C1)的另一端相接，二极管VD2和二极管VD4的阳极向下与第二电容(C2)的另一端相接；
所述第二升压组件(6)由第三电容(C3)、第四电容(C4)、二极管半桥VD7/VD8和二极管半桥VD9/VD10组成；第三电容(C3)和第四电容(C4)顺向串联，第三电容(C3)和第四电容(C4)的中点经第二电感(L2)接三相交流电源B相；对于二极管半桥VD7/VD8和二极管半桥VD9/VD10，二极管VD7和二极管VD8顺向串联，二极管VD9和二极管VD10顺向串联；二极管VD7和二极管VD9阴极向上与第三电容(C3)的另一端相接，二极管VD8和二极管VD10的阳极向下与第四电容(C4)的另一端相接；
所述第三升压组件(7)由第五电容(C5)、第六电容(C6)、二极管半桥VD13/VD14和二极管半桥VD15/VD16组成；所述第五电容(C5)和第六电容(C6)顺向串联，所述第五电容(C5)和第六电容(C6)的中点经第三电感(L3)接三相交流电源C相；对于二极管半桥VD13/VD14和二极管半桥VD15/VD16，二极管VD13和二极管VD14顺向串联，二极管VD15和二极管VD16顺向串联；二极管VD13和二极管VD15阴极向上与第五电容(C5)的另一端相接，二极管VD14和二极管VD16的阳极向下与第六电容(C6)的另一端相接。
5.根据权利要求4所述的三相三倍压整流电路，其特征在于，所述二极管半桥VD1/VD2和二极管半桥VD15/VD16的中点并联后接在三相交流电源B相的第二电感(L2)的输出端；
所述二极管半桥VD3/VD4和二极管半桥VD7/VD8的中点并联后接在三相交流电源C相的第三电感(L3)的输出端；
所述二极管半桥VD9/VD10和二极管半桥VD13/VD14的中点并联后接在三相交流电源A相第一电感(L1)的输出端。
6.根据权利要求1所述的三相三倍压整流电路，其特征在于，所述整流电路(3)由六个相同的二极管组成；
所述六个二级管分别是：二极管VD5、二极管VD11、二极管VD17、二极管VD6、二极管VD12和二极管VD18。
7.根据权利要求6所述的三相三倍压整流电路，其特征在于，所述二极管VD5的阳极接第一电容(C1)与二极管VD1和二极管VD3的连接点；所述二极管VD11的阳极接第三电容(C3)与二极管VD7和二极管VD9的连接点；所述二极管VD17的阳极接第五电容(C5)与二极管VD13和二极管VD15的连接点；
所述二极管VD5、二极管VD11和二极管VD17的阴极接在一起形成输出直流电压Ud的正端；
所述二极管VD6的阴极接第二电容(C2)与二极管VD2和二极管VD4的连接点；所述二极管VD12的阴极接第四电容(C4)与二极管VD8和二极管VD9的连接点；所述二极管VD18的阴极接第六电容(C6)与二极管VD14和二极管VD16的连接点；所述二极管VD6、二极管VD12和二极管VD18的阳极接在一起形成输出直流电压Ud的负端。
8.根据权利要求1所述的三相三倍压整流电路，其特征在于，所述滤波电路(4)由第七电容(C7)和第八电容(C8)组成。
9.根据权利要求8所述的三相三倍压整流电路，其特征在于，所述第七电容(C7)和第八电容(C8)顺向串联；
所述第七电容(C7)上端与整流电路(3)内的二极管VD5、二极管VD11和二极管VD17的阴极接在一起；
所述第八电容(C8)的下端与整流电路(3)内的二极管VD6、二极管VD12和二极管VD18的阳极接在一起。
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