CN105122622B - 交错12脉冲整流器 - Google Patents

交错12脉冲整流器 Download PDF

Info

Publication number
CN105122622B
CN105122622B CN201380056885.0A CN201380056885A CN105122622B CN 105122622 B CN105122622 B CN 105122622B CN 201380056885 A CN201380056885 A CN 201380056885A CN 105122622 B CN105122622 B CN 105122622B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
phase arm
voltage
diode
degree
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380056885.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105122622A (zh
Inventor
R·伯格斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Publication of CN105122622A publication Critical patent/CN105122622A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105122622B publication Critical patent/CN105122622B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/08—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/062—Avoiding or suppressing excessive transient voltages or currents
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/066—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode particular circuits having a special characteristic

Abstract

除其它之外，提供了一种或多种技术和/或系统，用于将三相AC电源电压转换为12脉冲DC电压，从三相网络得出汲取12脉冲AC电流。整流器(200,336,436,536,636)可以包括第一交错相位臂(202,326,426,526,626)、第二交错相位臂(204,328,428,528,628)和/或第三交错相位臂(206,330,430,530,630)。相应的交错相位臂可以包括被配置为将正电流从变压器导通至负载的正向部分，以及被配置为将负电流从负载导通回变压器的负向部分。该整流器可以被配置为通过360度循环将相应的交错相位臂循环为120度导通状态而输出12脉冲DC电压。例如，在第一120度导通状态期间，第一交错相位臂的正向部分可以朝向负载导通正电流，而不同的相位臂的负向部分可以将负电流导通回变压器。

Description

交错12脉冲整流器
相关申请的引用
本申请要求于2012年9月5日所提交的题为“INTERLEAVED12-PULSE RECTIFIER”的美国临时申请号No.61/697035的优先权，其至少一些内容被结合于此。
背景技术
整流器是将交流(AC)转换为直流(DC)的电子设备。由于交流周期性反转方向(例如，正弦波形)，所以与单纯的DC输出相反，整流器可以输出一种以对电压和/或电流(例如，AC波纹电压)进行脉冲化为特征的DC电流。在一个示例中，整流器可以利用二极管而允许电流以一个方向流过该整流器，同时消除电流以相反方向的流动。以这种方式，整流器可以被用来通过将电网AC电流(例如，三相AC电源)转换为脉冲DC电流(例如，12脉冲DC电压)而对诸如电机之类的DC源进行驱动。
发明内容
提供该发明内容而以简化形式对以下具体实施方式中所进一步描述的概念的选择进行介绍。该发明内容并非意在标示出所请求保护主题的关键或必要特征，也并非意在被用来限制所请求保护的主题的范围。
除其它之外，这里提供了一种或多种用于将三相AC电压转换为12脉冲DC电压的系统和/或技术。整流器可以连接至三相AC网络(例如，通过变压器以提供电流隔离)。例如，整流器可以连接至由变压器从三相AC网络所生成的第一组相位电压(例如，第一高电压和第一低电压)、第二组相位电压(例如，第二高电压和第二低电压)，和/或第三组相位电压(例如，第三高电压和第三低电压)。以这种方式，该变压器可以向整流器输出2个三相电压集合(例如，针对总共6个相位电压的3个高电压和3个低电压，其中相应的高电压和低电压关于彼此以60度进行相移)。
该整流器包括第一交错相脚(例如，图1的第一交错相脚100)、第二交错相位臂(例如，图2的第二交错相位臂204)和第三交错相位臂(例如，图2的第三交错相位臂206)。第一交错相位臂可以连接至第一组相位电压。例如，第一正向二极管可以连接至第一高电压(例如，图1中连接至第一高电压102的第一正向二极管110)和/或第二正向二极管可以连接至第一低电压(例如，图1中连接至第一低电压104的第二正向二极管112)。第一正向二极管和/或第二正向二极管可以连接至正向主二极管(例如，图1的正向主二极管108)。该正向主二极管可以连接至正向DC电压轨，后者可以连接至负载(例如，DC电机)。第一负向二极管可以连接至第一高电压(例如，图1的第一负向二极管116)和/或第二负向二极管可以连接至第一低电压(例如，图1的第二负向二极管118)。负向主二极管(例如，图1的负向主二极管120)可以连接至第一负向二极管和/或第二负向二极管。负向主二极管可以连接至负向DC电压轨，后者可以连接至负载。以类似的方式，第二交错相位臂可以连接至第二组相位电压和/或第三交错相位臂可以连接至第三组相位电压。
该整流器被配置为在360度周期中将相应的交错相位臂顺序循环为120度的导通状态以输出12脉冲DC电压。在一个示例中，该第一交织相位臂可以在第一个120度导通状态期间导通电流(例如，第一正向二极管导通90度而第二正向二极管导通30度)，第二交织相位臂可以在第二个120度导通状态中导通电流，和/或第三交织相位臂可以在第三个120度导通状态中导通电流。在交织相位臂导通正电流时，不同的交织相位臂导通负电流。例如，相应的交织相位臂可以包括被配置为通过120度的导通状态导通正电流的正向部分(例如，图1的第一交织相位臂110的正向部分106)和/或被配置为在120度的导通状态导通负电流的负向部分(例如，图1的第一交织相位臂110的负向部分114)。以这种方式，整流器可以通过将相应的交织相位臂循环为导通状态而输出12脉冲DC电压。
可以意识到的是，这里所描述的系统和/或方法并不局限于包括二极管的整流器，而是还包括利用其它反向电压阻断组件的整流器，诸如晶闸管(例如，SCR)、反向阻断栅极控制开关设备和/或二极管和/或开关设备的其它在功能上等同的组合。
以下描述和附图给出了某些说明性方面和实施方式。这些仅是指出了可以在其中采用一个或多个方面的各种方式中的几种。本公开其它的方面、优势和/或新颖特征将在结合附图考虑时通过以下详细描述而成为显而易见的。
附图说明
图1是整流器的第一交织相位臂的示例的图示。
图2是包括第一交织相位臂、第二交织相位臂和第三交织相位臂的整流器的示例的图示。
图3是整流器的第一个120度周期的示例的图示。
图4是整流器的第二个120度周期的示例的图示。
图5是整流器的第三个120度周期的示例的图示。
图6是整流器的第一个120度周期的示例的图示。
图7是图示将三相AC电压转换为12脉冲DC电压的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图对所请求保护的主题进行描述，其中同样的附图标记一般始终被用来指代同样的要素。在以下描述中，出于解释的目的，提供了很多具体细节以便提供对所请求保护主题的全面理解。然而，所请求保护的主题显然可以在没有这些具体细节的情况下进行实践。在其它实例中，以框图形式图示出结构和设备以促进对所请求保护主题的描述。
如这里所提供的，一种12脉冲三相整流器可以被配置为将三相AC电压转换为12脉冲整流电压波形，后者可以被提供至DC负载。该整流器包括第一交错相位臂、第二交错相位臂和第三交错相位臂。该整流器可以被配置为在360度周期中将相应的交错相位臂顺序循环为120度的导通状态以输出12脉冲DC电压(例如，其可以作为12脉冲的类似电流而被获取)。以这种方式，整流器块内的半导体设备(例如，二极管、开关、晶闸管)阻断相电压(例如，替代线电压)，这会消除这样的半导体设备的额定反向阻断电压(例如，可以利用额定电压低42.3％的半导体)。在一个示例中，与常规的12脉冲六相位整流器中采用24个半导体设备相比，可以仅采用18的半导体设备(例如，每个交织相位臂6个半导体设备)，前者需要两个串联连接的二极管来有效阻断指定电压。
诸如12脉冲二极管桥的常规整流器利用具有处于或非常接近于输出DC电压所确定的标称阻断电压的100％的额定电压的12个二极管，或者利用具有处于或非常接近于该标称阻断电压的50％的额定电压的24个二极管(例如，每个开关串联连接的两个二极管)。由于本文所提供的12脉冲三相整流器利用了一个或多个相位臂，所以可以仅利用18个二极管来构建该12脉冲三相整流器，上述二极管额定处于或非常接近于标称阻断电压的50％。以这种方式，该12脉冲三相整流器的材料成本例如可以通过使用相对更少的昂贵低电压二极管而有所降低。
图1图示了整流器的第一交错相位臂100的示例。诸如12脉冲三相整流器的整流器可以包括第一交错相位臂100、第二交错相位臂(例如，图2的第二交错相位臂204)和/或第三交错相位臂(例如，图3的第三交错相位臂206)。第一交错相位臂100可以包括被配置为在120度导通状态期间导通正电流的正向部分106。例如，正向部分106可以将来自变压器的正向电流导通至正向DC电压轨122，诸如通过到第一高电压102的第一连接和/或到通过变压器提供的第一低电压104的第二连接。第一交错相位臂100可以包括被配置为在120度导通状态期间导通负电流的负向部分114。例如，负向部分114可以将负向电流从负向DC电压轨124导通回到变压器，诸如通过到第一高电压102的第一连接和/或到第一低电压104的第二连接。
第一交错相位臂100的正向部分106可以包括连接至第一高电压的第一正向二极管110和/或连接至第一低电压104的第二正向二极管112。在一个示例中，第一低电压104可以滞后于第一高电压大约60度(例如，60度相移)。在另一个示例中，第一低电压104可以包括可以相对小于第一高电压102的幅值(例如，幅值低大约26.8％)的幅值。由于该电压幅值差异和/或相移，在120度的导通状态期间，第一正向二极管110可以导通大约90度(例如，以90度将来自第一高电压102的正电流导通至正向主二极管108)，并且第二正向二极管112可以导通大约30度(例如，将来自第一低电压104的正电流导通至正向主二极管108)。第一正向二极管110和第二正向二极管112可以连接至正向主二极管108。正向主二极管108可以被配置为导通大约120度(例如，基于第一正向二极管110所导通的正电流的90度和/或第二正向二极管112所导通的正电流的30度)。以这种方式，正向主二极管108可以向正向DC电压122提供正向电流。
第一交错相位臂100的负向部分114可以包括连接至第一负向二极管116和/或第二负向二极管118的负向主二极管120。第一负向二极管116可以连接至第一高电压102并且第二负向二极管118可以连接至第一低电压104。负向主二极管120可以被配置为将负电流(例如，以大约120度)从负向DC电源轨124导通至第一负向二极管116和/或第二负向二极管118。第一负向二极管116可以被配置为以大约90度将负电流从负向主二极管120导通至第一高电压102(例如，回到连接至第一高电压102的变压器)。第二负向二极管118可以被配置为以大约30度将负电流从负向主二极管120导通至第一低电压(例如，回到连接至第一低电压104的变压器)。
以这种方式，该整流器的第一交错相位臂100可以被配置为在360度周期的期间导通120度(例如，在120度导通状态的正向部分期间导通正电流或者在120度导通状态的负向期间导通负电流)。该整流器可以将第二交错相位臂和/或第三交错相位臂顺序循环为120度的导通状态，而使得第一交错相位臂100、第二交错相位臂和/或第三交错相位臂中的至少一个导通正电流，而不同的交错相位臂则导通负电流。该整流器可以基于这样的循环而输出12脉冲DC电压和电流。
图2图示了包括第一交错相位臂202、第二交错相位臂204和/或第三交错相位臂206的整流器200的示例。第一交错相位臂202可以连接至包括第一高电压212和/或第一低电压214的第一组相位电压。第一低电压214可以包括相对小于第一高电压212的幅值的幅值(例如，幅值大约小26.8％)和/或可以包括滞后于第一高电压212的相位的相位(例如，大约60度相移)。第二交织相位臂204可以连接至包括第二高电压216和/或第二低电压218的第二组相位电压。第二低电压218可以包括相对小于第二高电压216的幅值的幅值(例如，幅值大约小26.8％)和/或可以包括滞后于第二高电压216的相位的相位(例如，大约60度相移)。第三交织相位臂206可以连接至包括第三高电压220和/或第三低电压222的第三组相位电压。第三低电压222可以包括相对小于第三高电压220的幅值的幅值(例如，幅值大约小26.8％)和/或可以包括滞后于第三高电压220的相位的相位(例如，大约60度相移)。
在一个示例中，该第一组相位电压、第二组相位电压和/或第三相位电压可以与三相电压源相关联。例如，变压器、自耦变压器和/或其它类型的设备可以将该三相电压变换为两个三相电压以产生第一组相位电压、第二组相位电压和/或第三组相位电压。以这种方式，这两个三相电压可以包括总共6个相位电压中的3个高电压和3个低电压，其中相应的高电压和低电压关于彼此相移60度。
整流器200可以被配置为在360度的周期中将相应的交错相位臂顺序循环为120度的导通状态以输出12脉冲DC电压和电流。例如，第一交织相位臂202可以以120度的导通周期将正电流从诸如变压器的源导通至正向DC电压轨208(例如，同时第二交错相位臂204和/或第三交错相位臂206将负电流从负向DC电压轨210导通回到该源)。一旦完成，第二交错相位臂204可以以120度的导通周期将正电流从源导通至正向DC电压轨208(例如，同时第一交错相位臂202和/或第三交错相位臂206将负电流从负向DC电压轨210导通回到该源)。一旦完成，第三交错相位臂206可以以120度的导通周期将正电流从诸如变压器的源导通至正向DC电压轨208(例如，同时第一交错相位臂202和/或第二交错相位臂204将负电流从负向DC电压轨210导通回到该源)。可以理解的是，相应的交错相位臂可以以如6个相位电压的瞬时电压幅值所确定的任意顺序和/或组合被循环为120度的导通状态。
图3图示了整流器336的第一个120度周期的示例300。变压器302可以被配置为接收三相电压(例如，第一相位304、第二相位306和/或第三相位308)。该变压器可以包括诸如三角绕组的主绕组310，其可以在相应相位之间提供30度相移。变压器302可以包括诸如星形连接的次级绕组312，其可以生成2个三相电压(例如，3个高电压和3个低电压)，这形成6个相位电压。例如，第一组相位电压可以包括第一高电压314和第一低电压316(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)，第二组相位电压可以包括第二高电压318和第二低电压320(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)，和/或第三组相位电压可以包括第三高电压322和第三低电压324(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)。在一个示例中，变压器302可以提供与该三相电压的源的电流隔离。
第一组相位电压的第一高电压314和第一低电压316可以连接至整流器336的第一交错相位臂326(例如，通过用于第一高电压314的第一连接以及用于第一低电压316的第二连接)。第二组相位电压的第二高电压318和第二低电压320可以连接至整流器336的第二交错相位臂328(例如，通过用于第二高电压318的第三连接以及用于第二低电压320的第四连接)。第三组相位电压的第三高电压322和第三低电压324可以连接至整流器336的第三交错相位臂330(例如，通过用于第三高电压322的第五连接以及用于第三低电压324的第六连接)。
整流器336可以被配置为在360度的周期中将相应的交错相位臂顺序循环为120度的导通状态以输出12脉冲DC电压和电流。在一个示例中，在第一个120度周期期间，第一交错相位臂326可以将正电流334从变压器302(例如，通过第一高电压314的第一连接和第一低电压316的第二连接)导通至可以连接至负载的正向DC电压轨338。诸如第二交错相位臂328的不同交错相位臂可以将负电流332从负载(例如，通过负DC电源轨340)导通回到变压器302(例如，通过第二高电压318的第三连接和第二低电压320的第四连接)。以这种方式，在第一个120度周期期间，第一交错相位臂326可以导通正电流334并且第二交错相位臂328可以导通负电流332。
图4图示了整流器436的第二个120度周期的示例400。变压器402可以被配置为接收三相电压(例如，第一相位404、第二相位406和/或第三相位408)。该变压器402可以包括诸如三角绕组的初级绕组410，其可以在相应相位之间提供30度相移。变压器402可以包括诸如星形连接的次级绕组412，星形连接可以生成2个三相电压(例如，3个高电压和3个低电压)，这形成6个相位电压。例如，第一组相位电压可以包括第一高电压414和第一低电压416(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)，第二组相位电压可以包括第二高电压418和第二低电压420(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)，和/或第三组相位电压可以包括第三高电压422和第三低电压424(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)。在一个示例中，变压器402可以提供与该三相电压的源的电流隔离。
第一组相位电压的第一高电压414和第一低电压416可以连接至整流器436的第一交错相位臂426(例如，通过用于第一高电压414的第一连接以及用于第一低电压416的第二连接)。第二组相位电压的第二高电压418和第二低电压420可以连接至整流器436的第二交错相位臂428(例如，通过用于第二高电压418的第三连接以及用于第二低电压420的第四连接)。第三组相位电压的第三高电压422和第三低电压424可以连接至整流器436的第三交错相位臂430(例如，通过用于第三高电压422的第五连接以及用于第三低电压424的第六连接)。
整流器436可以被配置为在360度的周期中将相应的交错相位臂顺序循环为120度的导通状态以输出12脉冲DC电压和电流。在一个示例中，在第二个120度周期期间，第二交错相位臂428可以将正电流434从变压器402(例如，通过第二高电压418的第三连接和第二低电压420的第四连接)导通至可以连接至负载的正向DC电压轨438。诸如第三交错相位臂430的不同的交错相位臂可以将负电流432从负载(例如，通过负DC电源轨440)导通回到变压器402(例如，通过第三高电压422的第五连接和第三低电压424的第六连接)。以这种方式，在第二个120度周期期间，第二交错相位臂428可以导通正电流434并且第三交错相位臂430可以导通负电流432。
图5图示了整流器536的第三个120度周期的示例500。变压器502可以被配置为接收三相电压(例如，第一相位504、第二相位506和/或第三相位508)。该变压器可以包括诸如三角绕组的初级绕组510，其可以在相应相位之间提供30度相移。变压器502可以包括诸如星形连接的次级绕组512，其可以生成2个三相电压(例如，3个高电压和3个低电压)，这形成6个相位电压。例如，第一组相位电压可以包括第一高电压514和第一低电压516(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)，第二组相位电压可以包括第二高电压518和第二低电压520(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)，和/或第三组相位电压可以包括第三高电压522和第三低电压524(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)。在一个示例中，变压器502可以提供与该三相电压的源的电流隔离。
第一组相位电压的第一高电压514和第一低电压516可以连接至整流器536的第一交错相位臂526(例如，通过用于第一高电压514的第一连接以及用于第一低电压516的第二连接)。第二组相位电压的第二高电压518和第二低电压520可以连接至整流器536的第二交错相位臂528(例如，通过用于第二高电压518的第三连接以及用于第二低电压520的第四连接)。第三组相位电压的第三高电压522和第三低电压524可以连接至整流器536的第三交错相位臂530(例如，通过用于第三高电压522的第五连接以及用于第三低电压524的第六连接)。
整流器536可以被配置为在360度的周期中将相应的交错相位臂顺序循环为120度的导通状态以输出12脉冲DC电压和电流。在一个示例中，在第三个120度周期期间，第三交错相位臂530可以将正电流534从变压器502导通至可以连接至负载的正向DC电压轨538(例如，通过第三高电压522的第五连接和第三低电压524的第六连接)。诸如第一交错相位臂526的不同的交错相位臂可以将负电流532从负载(例如，通过负DC电源轨540)导通回到变压器502(例如，通过第一高电压514的第一连接和第一低电压516的第二连接)。以这种方式，在第三个120度周期期间，第三交错相位臂530可以导通正电流534并且第一交错相位臂526可以导通负电流532。
图6图示了整流器636的第一个120度周期的示例600。可以理解的是，可以使用各种变压器配置(例如，或者没有变压器)来向整流器636提供两个三相电压(例如，图3的变压器302、自耦变压器602、没有变压器和/或其它配置)。还可以理解的是，交错相位臂的各种组合和/或排序都可以在360度的周期中进行循环(例如，第一交错相位臂626和第三交错相位臂630可以被配置为在图6的示例性的第一个120周期期间导通，而第一交错相位臂326和第二交错相位臂328可以被配置为在图3的示例性的第一个120周期期间导通)。
自耦变压器602可以被配置为接收三相电压(例如，第一相位604、第二相位606和/或第三相位608)。该自耦变压器602可以包括诸如星形连接的绕组612，其可以生成2个三相电压(例如，3个高电压和3个低电压)，这形成6个相位电压。例如，第一组相位电压可以包括第一高电压614和第一低电压616(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)，第二组相位电压可以包括第二高电压618和第二低电压620(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)，和/或第三组相位电压可以包括第三高电压622和第三低电压624(例如，具有大约60度的相移以及大约26.8％的幅值差)。
第一组相位电压的第一高电压614和第一低电压616可以连接至整流器636的第一交错相位臂326(例如，通过用于第一高电压614的第一连接以及用于第一低电压616的第二连接)。第二组相位电压的第二高电压618和第二低电压620可以连接至整流器636的第二交错相位臂628(例如，通过用于第二高电压618的第三连接以及用于第二低电压620的第四连接)。第三组相位电压的第三高电压622和第三低电压624可以连接至整流器636的第三交错相位臂630(例如，通过用于第三高电压622的第五连接以及用于第三低电压624的第六连接)。
整流器636可以被配置为在360度的周期中将相应的交错相位臂顺序循环为120度的导通状态以输出12脉冲DC电压和电流。在一个示例中，在第一个120度周期期间，第一交错相位臂626可以将正电流634从变压器602(例如，通过第一高电压614的第一连接和第一低电压616的第二连接)导通至可以连接至负载的正向DC电压轨638。诸如第三交错相位臂630的不同的交错相位臂可以将负电流632从负载(例如，通过负DC电源轨640)导通回到变压器602(例如，通过第三高电压622的第五连接和第三低电压624的第六连接)。以这种方式，在第二个120度周期期间，第一交错相位臂626可以导通正电流634并且第三交错相位臂630可以导通负电流632。
图7中通过示例性方法700图示了将三相AC电压转换为12脉冲DC电压的一个实施例。在702，该方法开始。在704，可以执行360度周期的第一个120度导通周期，以基于(例如，通过变压器所提供的)三相AC输入从整流器向负载输出12脉冲DC电压和/或电流。在该第一个120度导通周期期间，在706，该整流器的第一交错相位臂的正向部分可以被循环为正向的120度导通状态。正电流可以由第一交错相位的第一正向二极管导通该正向120度导通状态中的大约90度，并且可以由该第一交错相位的第二正向二极管导通大约30度。特别地，该第一正向二极管可以将来自(例如，变压器通过第一连接所提供的)第一高电压的正电流朝向负载进行导通。该第二正向二极管可以将来自(例如，由变压器通过第二连接所提供的)第一低电压的正电流朝向负载进行导通。在一个示例中，由第一正向二极管和第二正向二极管所导通的正电流可以在该正向120度导通状态期间通过该第一交错相位臂的正向主二极管进行导通。以这种方式，该正向主二极管可以将正电流导通至连接至负载的正向DC电压轨。
在该第一个120度导通周期期间，在708，该整流器的第二交错相位臂(例如，与第一交错相位臂不同的交错相位臂)的负向部分可以被循环至负向120度导通状态。特别地，在该负向120导通状态期间，负电流可以通过该第二交错相位臂的负向部分的负向主二极管从负载(例如，通过连接至负载的负向DC电压轨)朝向该第二交织相位臂的第一负向二极管和/或第二负向二极管进行导通。该第一负向二极管可以在该负向120度导通状态中的大约90度将负电流从该负向主二极管朝向第二高电压(例如，通过第三连接而连接至变压器)进行导通。该第二负向二极管可以在该负向120度导通状态中的大约30度将负电流从该负向主二极管朝向第二低电压(例如，通过第四连接而连接至变压器)进行导通。以这种方式，在该第一个120度导通周期期间，该第一交错相位臂可以导通正电流并且该第二交错相位臂可以导通负电流。
该整流器的第一交错相位臂、第二交错相位臂和第三交错相位臂可以通过360的周期而被顺序循环至正和/或负的120度导通状态以生成12脉冲DC电压和/或电流。在第二个120度导通周期的一个示例中，正电流可以通过第二交错相位臂进行导通，而负电流可以通过第一交错相位臂或第三交错相位臂进行导通。在第三个120度导通周期的一个示例中，正电流可以通过第三交错相位臂进行导通，而负电流可以通过第一交错相位臂或第二交错相位臂进行导通。以这种方式，该整流器可以输出12脉冲DC电压和/或电流。在710，该方法结束。
虽然已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言对该主题进行了描述，但是所要理解的是，所附权利要求中所限定的主题并非必然局限于以上所描述的具体特征或动作。相反，以上所描述的具体特征和动作是作为实施该权利要求的示例形式而公开。例如，图7中所图示的布置/动作顺序仅是作为示例，并且一些动作可以同时执行，一些动作可以独立于其它动作，和/或一些动作可以是可选的而使得该方法可以在没有一个或多个动作的情况下执行。
如这里所使用的“或”意在表示包含“或”而不是排斥“或”。此外，除非以其它方式指出或者从上下文明确指示单数形式，否则如这里所使用的“一个”和“一”一般可以被理解为表示“一个或多个”。而且，A和B中的至少一个和/或类似的通常表示A或B或者A和B二者。
而且，虽然已经关于一种或多种实施方式示出并描述了本申请，但是基于对该说明书和附图的阅读和理解，本领域技术人员将能够进行等同的改变和修改。本申请包括所有这样的修改和改变。特别是关于以上所描述的组件(例如，元件、资源等)所执行的各种功能，除非以其它方式有所指示，否则用来描述这样的组件的术语意在对应于执行所描述组件的指定功能的(例如，功能上等同的)任意组件，即使后者在结构上并不等同于所公开的执行该功能的结构。此外，虽然仅关于若干种实施方式之一公开了本申请的特定特征，但是这样的特征可以如所期望的和/或对于给定或特定应用而言有利地而与其它实施方式的一个或多个其它特征相结合。此外，就这里所使用的“包括”、“具有”、“拥有”、“带有”等的范围而言，这样的术语意在以类似于“包含”的方式而是包括性的。

Claims (20)

1.一种用于将三相AC电压转换为12脉冲DC电压的系统，包括：
变压器，所述变压器被配置为将三相AC电压转换为第一组相位电压、第二组相位电压和第三组相位电压；以及
整流器，所述整流器包括电耦合至所述第一组相位电压的第一相位臂，电耦合至所述第二组相位电压的第二相位臂，电耦合至所述第三组相位电压的第三相位臂，所述整流器被配置为在360度的周期中将相应的相位臂顺序循环至120度的导通状态以输出12脉冲DC电压；其中相位臂中的每个相位臂包括：
正向部分，包括第一正向二极管、第二正向二极管和被配置为将电流朝向负载进行导通的主正向二极管，其中第一正向二极管的输出和第二正向二极管的输出被电耦合到主正向二极管的输入；和
负向部分，包括第一负向二极管、第二负向二极管和被配置为将负电流从负载导通的主负向二极管，其中主负向二极管的输出电耦合到第一负向二极管的输入和第二负向二极管的输入，其中在120度的导通状态期间，相位臂的正向部分被配置为朝向所述负载导通，而不同的相位臂的负向部分从所述负载导通。
2.根据权利要求1所述的系统，所述第一正向二极管与所述第一组相位电压的第一高电压相关联，并且所述第二正向二极管与所述第一组相位电压的第一低电压相关联。
3.根据权利要求1所述的系统，所述第一相位臂包括：
所述主正向二极管被配置为将电流从所述第一正向二极管和所述第二正向二极管朝向所述负载进行导通。
4.根据权利要求1所述的系统，整流器包括：
所述主负向二极管被配置为将电流从所述负载朝向所述第一负向二极管和所述第二负向二极管进行导通。
5.根据权利要求1所述的系统，所述第一负向二极管与所述第一组相位电压的第一高电压相关联，并且所述第二负向二极管与所述第一组相位电压的第一低电压相关联。
6.根据权利要求1所述的系统，所述变压器被配置为：
向所述整流器输出关于彼此以60度进行移位的六个相位电压。
7.根据权利要求2所述的系统，所述第一高电压包括比所述第一低电压的低幅值更大的高幅值，并且所述第一低电压包括从所述第一高电压的第二相位移位60度的相位。
8.根据权利要求1所述的系统，所述整流器被配置为：
执行第一120度导通状态，其中所述第一相位臂的正向部分朝向所述负载导通，而所述第二相位臂或所述第三相位臂的负向部分从所述负载导通；
执行第二120度导电状态，其中所述第二相位臂的正向部分朝向所述负载导通，而所述第一相位臂或所述第三相位臂的负向部分从所述负载导通；以及
执行第三120度导通状态，其中所述第三相位臂的正向部分朝向所述负载导通，而所述第一相位臂或所述第二相位臂的负向部分从所述负载导通。
9.根据权利要求1所述的系统，所述第二相位臂包括第二正向部分和第二负向部分，所述第二正向部分包括第三正向二极管、第四正向二极管和第二主正向二极管，所述第二负向部分包括第三负向二极管、第四负向二极管和第二主负向二极管。
10.根据权利要求1所述的系统，所述整流器被配置为在正向120度的导通状态期间通过所述正向部分将电流从所述变压器导通至正向DC电压轨。
11.根据权利要求9所述的系统，所述第三相位臂包括第三正向部分和第三负向部分，所述第三正向部分包括第五正向二极管、第六正向二极管和第三主正向二极管，所述第三负向部分包括第五负向二极管、第六负向二极管和第三主负向二极管。
12.一种用于将三相AC电压转换为12脉冲DC电压的方法，包括：
执行360度周期，以基于三相AC输入将12脉冲DC电压从整流器输出至负载，其中所述整流器包括电耦合至第一组相位电压的第一相位臂、电耦合至第二组相位电压的第二相位臂以及电耦合至第三组相位电压的第三相位臂，其中相位臂中的每个相位臂包括：
正向部分，包括第一正向二极管、第二正向二极管和被配置为将电流朝向负载进行导通的主正向二极管，其中第一正向二极管的输出和第二正向二极管的输出被电耦合到主正向二极管的输入；和
负向部分，包括第一负向二极管、第二负向二极管和被配置为将负电流从负载导通的主负向二极管，其中主负向二极管的输出电耦合到第一负向二极管的输入和第二负向二极管的输入，其中执行所述360度的周期包括：
执行第一120度导通状态，其中所述第一相位臂的正向部分朝向所述负载导通，而所述第二相位臂或所述第三相位臂的负向部分从所述负载导通；
执行第二120度导电状态，其中所述第二相位臂的正向部分朝向所述负载导通，而所述第一相位臂或所述第三相位臂的负向部分从所述负载导通；以及
执行第三120度导通状态，其中所述第三相位臂的正向部分朝向所述负载导通，而所述第一相位臂或所述第二相位臂的负向部分从所述负载导通。
13.根据权利要求12所述的方法，对正向部分进行循环包括：
将所述第一相位臂、所述第二相位臂和所述第三相位臂顺序循环通过120度导通状态。
14.根据权利要求12所述的方法，对正向部分进行循环包括：
通过所述主正向二极管将电流从所述第一正向二极管和所述第二正向二极管朝向所述负载进行导通。
15.根据权利要求12所述的方法，包括：
在正向120度的导通状态期间通过所述正向部分将电流从变压器导通至正向DC电压轨。
16.根据权利要求12所述的方法，包括：从变压器向所述整流器输出关于彼此以60度进行移位的六个相位电压。
17.根据权利要求12所述的方法，包括：
在360度的周期中将所述整流器中的所述第一相位臂、所述第二相位臂和所述第三相位臂顺序循环为120度的导通状态，以输出所述12脉冲DC电压。
18.根据权利要求12所述的方法，其中执行所述第一120度导通状态包括：
使用所述第二相位臂的所述负向部分而不是所述第一相位臂和所述第二相位臂的所述负向部分来从所述负载导通电流。
19.根据权利要求18所述的方法，其中执行所述第一120度导通状态包括：
导通电流通过所述第一相位臂的所述正向部分而不是所述第二相位臂和所述第三相位臂的所述正向部分。
20.一种用于将三相AC电压转换为12脉冲DC电压的系统，包括：
整流器，包括电耦合到第一组相位电压的第一相位臂，电耦合到第二组相位电压的第二相位臂，以及电耦合到第三组相位电压的第三相位臂，所述整流器被配置为在360度的周期中将相应的相位臂顺序循环以输出12脉冲DC电压，其中相位臂中的每个相位臂包括：
正向部分，包括第一正向二极管、第二正向二极管和被配置为将电流朝向负载进行导通的主正向二极管，其中第一正向二极管的输出和第二正向二极管的输出被电耦合到主正向二极管的输入；和
负向部分，包括第一负向二极管、第二负向二极管和被配置为将负电流从负载导通的主负向二极管，其中主负向二极管的输出电耦合到第一负向二极管的输入和第二负向二极管的输入，其中在所述360度的周期期间，所述整流器被配置为：
执行第一120度导通状态，其中所述第一相位臂的正向部分朝向所述负载导通，而所述第二相位臂或所述第三相位臂的负向部分从所述负载导通；
执行第二120度导电状态，其中所述第二相位臂的正向部分朝向所述负载导通，而所述第一相位臂或所述第三相位臂的负向部分从所述负载导通；以及
执行第三120度导通状态，其中所述第三相位臂的正向部分朝向所述负载导通，而所述第一相位臂或所述第二相位臂的负向部分从所述负载导通。
CN201380056885.0A 2012-09-05 2013-09-05 交错12脉冲整流器 Active CN105122622B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261697035P 2012-09-05 2012-09-05
US61/697,035 2012-09-05
PCT/US2013/058138 WO2014039606A2 (en) 2012-09-05 2013-09-05 Interleaved 12-pulse rectifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105122622A CN105122622A (zh) 2015-12-02
CN105122622B true CN105122622B (zh) 2019-03-08

Family

ID=49170920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380056885.0A Active CN105122622B (zh) 2012-09-05 2013-09-05 交错12脉冲整流器

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9837926B2 (zh)
EP (1) EP2893628B1 (zh)
JP (1) JP6381532B2 (zh)
KR (1) KR20150118081A (zh)
CN (1) CN105122622B (zh)
BR (1) BR112015004833A8 (zh)
CA (1) CA2883334A1 (zh)
IN (1) IN2015KN00601A (zh)
RU (1) RU2015112234A (zh)
WO (1) WO2014039606A2 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3044183B1 (fr) * 2015-11-23 2017-12-22 Labinal Power Systems Convertisseur alternatif/continu a structure imbriquee
RU2703984C2 (ru) * 2019-01-16 2019-10-23 Евгений Николаевич Коптяев Способ двухканального выпрямления
US10742133B1 (en) 2019-01-25 2020-08-11 Hamilton Sunstrand Corporation Power converters, power distribution systems and methods of converting power
RU208998U1 (ru) * 2021-09-22 2022-01-26 Евгений Николаевич Коптяев Полупроводниковый выпрямитель

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2759140A (en) * 1955-07-22 1956-08-14 Beatrice Lewis Rectifier circuit
US6038151A (en) * 1998-07-17 2000-03-14 Lucent Technologies Inc. Switching network and method of reducing input current total harmonic distortion for a boost converter

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3628123A (en) 1970-03-11 1971-12-14 Westinghouse Electric Corp Apparatus for harmonic neutralization of inverters
US3974397A (en) * 1975-04-01 1976-08-10 S & C Electric Company Multi-phase rectifier system
CA1110695A (en) 1977-07-25 1981-10-13 Martin H.F. Garnham Rectifiers having compensating transformer unit
US5169407A (en) 1987-03-31 1992-12-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of determining end of cleaning of semiconductor manufacturing apparatus
US4876634A (en) 1988-07-01 1989-10-24 Westinghouse Electric Corp. Multi-pulse converter system
US4866591A (en) 1988-08-26 1989-09-12 Sundstrand Corporation Regulated transformer rectifier unit
US5124904A (en) 1990-08-17 1992-06-23 Westinghouse Electric Corp. Optimized 18-pulse type AC/DC, or DC/AC, converter system
US5148357A (en) 1991-10-07 1992-09-15 Westinghouse Electric Corp. Auto-connected hexagon transformer for a 12-pulse converter
JP3193809B2 (ja) 1993-07-30 2001-07-30 山洋電気株式会社 三相整流装置
US5455759A (en) 1994-06-24 1995-10-03 Paice; Derek A. Symmetrical, phase-shifting, fork transformer
US5633793A (en) * 1995-01-23 1997-05-27 Center For Innovative Technology Soft switched three-phase boost rectifiers and voltage source inverters
US5781428A (en) 1997-03-03 1998-07-14 Paice; Derek A. Transformer for 12-pulse series connection of converters
DE19736904A1 (de) 1997-08-25 1999-03-04 Asea Brown Boveri Stromrichterschaltungsanordnung
US6340851B1 (en) 1998-03-23 2002-01-22 Electric Boat Corporation Modular transformer arrangement for use with multi-level power converter
US6256213B1 (en) * 1999-06-23 2001-07-03 Avionic Instruments, Inc. Means for transformer rectifier unit regulation
US6101113A (en) 1999-12-02 2000-08-08 Paice; Derek A Transformers for multipulse AC/DC converters
US6191968B1 (en) 2000-03-23 2001-02-20 Derek A Paice Wye connected 3-phase to 9-phase auto-transformer with reduced winding currents
US6498736B1 (en) 2001-03-27 2002-12-24 Baldor Electric Company Harmonic filter with low cost magnetics
JP3948009B2 (ja) * 2001-10-03 2007-07-25 株式会社安川電機 ３相交流電動機の巻線切換装置
US7049921B2 (en) 2003-08-12 2006-05-23 Owen Donald W Auto-transformer for use with multiple pulse rectifiers
US6995993B2 (en) 2003-10-14 2006-02-07 Honeywell International, Inc. Rectification system for improving power quality of electrical power systems
FI116646B (fi) * 2004-06-17 2006-01-13 Vacon Oyj Taajuusmuuttajan verkkosillan ohjaus
US7126833B2 (en) * 2004-11-24 2006-10-24 Ut-Battelle, Llc Auxiliary quasi-resonant dc tank electrical power converter
US7417875B2 (en) * 2005-02-08 2008-08-26 Coldwatt, Inc. Power converter employing integrated magnetics with a current multiplier rectifier and method of operating the same
RU2297707C2 (ru) 2005-07-07 2007-04-20 Новосибирский государственный технический университет Выпрямитель трехфазного тока
US20070086125A1 (en) * 2005-10-19 2007-04-19 Hamilton Sundstrand Corporation Elimination of DC ground fault currents in auto-transformer rectifier unit
CN100466442C (zh) 2006-04-17 2009-03-04 山东新风光电子科技发展有限公司 一种由12脉冲整流组成的多重化整流装置
US7274280B1 (en) 2006-05-18 2007-09-25 Derek Albert Paice Nine-phase step-up/step-down autotransformer
US8035536B2 (en) * 2007-11-08 2011-10-11 Delta Electronics, Inc. Digitally controlled three-phase PFC rectifier
JP5167884B2 (ja) 2008-03-14 2013-03-21 ダイキン工業株式会社 コンバータの制御方法及び制御装置
CN101540507B (zh) 2008-03-21 2012-05-02 力博特公司 补偿式三相有源功率因数校正电路
WO2011154258A1 (en) 2010-06-09 2011-12-15 Galderma Research & Development Method for analysis of sebum samples

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2759140A (en) * 1955-07-22 1956-08-14 Beatrice Lewis Rectifier circuit
US6038151A (en) * 1998-07-17 2000-03-14 Lucent Technologies Inc. Switching network and method of reducing input current total harmonic distortion for a boost converter

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014039606A3 (en) 2014-05-08
CN105122622A (zh) 2015-12-02
JP6381532B2 (ja) 2018-08-29
EP2893628A2 (en) 2015-07-15
KR20150118081A (ko) 2015-10-21
IN2015KN00601A (zh) 2015-07-17
RU2015112234A (ru) 2016-10-27
BR112015004833A8 (pt) 2017-12-26
WO2014039606A2 (en) 2014-03-13
EP2893628B1 (en) 2020-03-04
CA2883334A1 (en) 2014-03-13
BR112015004833A2 (pt) 2017-08-08
US20150222200A1 (en) 2015-08-06
JP2015527868A (ja) 2015-09-17
US9837926B2 (en) 2017-12-05
WO2014039606A8 (en) 2014-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kang et al. Medium-voltage matrix converter design using cascaded single-phase power cell modules
CN105122622B (zh) 交错12脉冲整流器
He et al. Safe-commutation strategy for the novel family of quasi-Z-source AC–AC converter
CN108667384A (zh) 自充电强励双变压双绕组高增益交流开关磁阻电机变换器
CN103378754B (zh) 整流电路及采用整流电路的电动机驱动装置
JP2013162658A5 (zh)
Klumpner A new single-stage current source inverter for photovoltaic and fuel cell applications using reverse blocking IGBTs
US9281755B2 (en) Inverter with coupled inductances
US8995159B1 (en) High-frequency matrix converter with square wave input
EP2993777A1 (en) Multilevel converter
CN101088213A (zh) 电力变换设备
EP2765692A3 (en) An electrical system with an arrangement for filtering rectifier-generated 5th and 7th order current harmonics
Abdollahi et al. Application of pulse doubling in delta/polygon-connected transformer-based 36-pulse ac-dc converter for power quality improvement
JP5776496B2 (ja) 電力変換装置
Cao et al. An improved bridgeless interleaved boost PFC rectifier with optimized magnetic utilization and reduced sensing noise
Ambhorkar et al. Single phase AC-AC converter with improved power factor for efficient control of fan motors
Ajabi-Farshbaf et al. Slip power recovery of induction machines using three-Level T-type converters
JP2012010507A (ja) 直流電源装置
Jussila Comparison of space-vector-modulated direct and indirect matrix converters in low-power applications
RU81011U1 (ru) Система генерирования постоянного тока
RU162073U1 (ru) Однофазный преобразователь переменного тока в постоянный
Nguyen et al. Multilevel indirect matrix converter with carrier-based pulse width modulation
Guccione et al. Rectifiers
KR102326076B1 (ko) 전동기 구동 장치
RU120821U1 (ru) Трехфазный преобразователь энергии

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180509

Address after: Baden, Switzerland

Applicant after: ABB TECHNOLOGY LTD.

Address before: Zurich

Applicant before: ABB T & D Technology Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant