CN109936298B - 整流电路和电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种整流电路和电源装置。所述整流电路包括三相电抗单元、三相整流单元、开关单元、检测单元和开关控制单元，三相整流单元对由三相整流单元的输入端输入的交流输入电流信号进行整流；开关单元的第一端与所述输入端连接，开关单元的第二端与公共端连接，开关单元用于在控制端的控制下控制导通或断开该第一端和该第二端之间的连接；开关控制单元对交流输入电流信号和母线电压信号进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，并将该脉宽调制信号传送至控制端。本发明能够兼用于无母线中点的逆变器设备。

Description

整流电路和电源装置

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种整流电路和电源装置。

背景技术

现有的整流电路是在逆变器系统前端增加有源功率因数校正模块。在现有的整流电路中的开关单元包括的三个开关模块的公共端与输出母线中点连接，这样就不能很好兼容无母线中点的逆变器设备。并且现有的整流电路的控制方法需要在三相交流电源的电网侧采集网侧电压信号，检测输入电流信号，根据输入电流与参考电流信号的差别来控制主回路中功率开关管的通断，从而实现功率因数调节的作用。因此需要在整流电路包括的三相电抗器前端增加三个电压传感器，这样就增加了整流电路的成本，同时不利于电控总成的组装。并由于现有的整流电路的拓扑属于升压电路，则三个开关模块的公共端与母线中点连接导致必须设定一个较高的目标母线电压，从而增加了开关模块包括的开关管的电应力与功率损耗。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种整流电路和电源装置，解决现有的整流电路中的开关单元包括的各开关模块的公共端与母线中点连接而导致的不能很好兼容无母线中点的逆变器设备的问题、现有的整流电路需要在三相交流电源的电网侧增设电压传感器以检测电网侧电压信号，从而提升了整流电路的成本，不利于电控总成的组装的问题，以及现有的整流电路中由于各个开关模块的公共端与母线中点连接导致必须设定一个较高的目标母线电压，从而导致开关单元包括的各开关管的电应力与功率损耗高的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种整流电路，用于将三相交流电源输出的三相交流电流转换为母线正端与母线负端之间的母线电压信号，所述整流电路包括三相电抗单元、三相整流单元、开关单元、检测单元和开关控制单元，其中，

所述三相电抗单元的输入端与所述三相交流电源连接；

所述三相整流单元的输入端与所述三相电抗单元的输出端连接，所述三相整流单元的正相输出端与所述母线正端连接，所述三相整流单元的负相输出端与所述母线负端连接；所述三相整流单元用于对由所述三相整流单元的输入端输入的交流输入电流信号进行整流；

所述开关单元包括第一端、第二端和控制端，所述开关单元的第一端与所述输入端连接，所述开关单元的第二端与公共端连接，所述开关单元用于在所述控制端的控制下控制导通或断开该第一端和该第二端之间的连接；

所述检测单元用于检测所述交流输入电流信号，以及所述母线正端与母线负端之间的母线电压信号；

所述开关控制单元与所述检测单元和所述开关单元的控制端连接，用于对所述交流输入电流信号和所述母线电压信号进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，并将该脉宽调制信号传送至所述控制端。

实施时，本发明所述的整流电路还包括：平波单元，第一端与所述母线正端连接，第二端与所述母线负端连接，用于平滑所述母线电压信号的波形；

所述平波单元与所述公共端之间不连接。

实施时，所述平波单元包括：第一电容模块、第二电容模块、第一电阻模块和第二电阻模块；

所述第一电容模块的第一端与所述母线正端连接，所述第一电容模块的第二端与母线中点连接；所述第二电容模块的第一端与所述母线中点连接，所述第二电容模块的第二端与所述母线负端连接；

所述第一电阻模块的第一端与所述母线正端连接，所述第一电阻模块的第二端与所述母线中点连接；所述第二电阻模块的第一端与所述母线中点连接，所述第二电阻模块的第二端与所述母线负端连接；

所述公共端与所述母线中点之间不连接。

实施时，所述三相电抗单元的输出端包括第一输出端、第二输出端和第三输出端；

所述三相整流单元的输入端包括第一输入端、第二输入端和第三输入端；

所述三相整流单元的第一输入端与所述三相电抗单元的第一输出端连接，所述三相整流单元的第二输入端与所述三相电抗单元的第二输出端连接，所述三相整流单元的第三输入端与所述三相电抗单元的第三输出端连接，所述三相整流单元具体用于对由所述第一输入端输入的第一交流输入电流信号、由所述第二输入端输入的第二交流输入电流信号和由所述第三输入端输入的第三交流输入电流信号进行整流；

所述检测单元具体用于检测所述第一交流输入电流信号、所述第二交流输入电流信号、所述第三交流输入电流信号中的两个交流输入电流信号；

所述开关控制单元具体用于根据两电平空间矢量脉宽调制算法对所述两个交流输入电流信号以及所述母线电压信号进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，并将该脉宽调制信号传送至所述控制端。

实施时，所述三相整流单元包括第一对整流桥臂、第二对整流桥臂和第三对整流桥臂；

所述第一对整流桥臂包括第一上整流桥臂和第一下整流桥臂；所述第二对整流桥臂包括第二上整流桥臂和第二下整流桥臂；所述第三对整流桥臂包括第三上整流桥臂和第三下整流桥臂；

所述第一上整流桥臂的第一端与所述母线正端连接，所述第一上整流桥臂的第二端与所述第一输入端连接，所述第一下整流桥臂的第一端与所述第一输入端连接，所述第一下整流桥臂的第二端与所述母线负端连接；

所述第二上整流桥臂的第一端与所述母线正端连接，所述第二上整流桥臂的第二端与所述第二输入端连接，所述第二下整流桥臂的第一端与所述第二输入端连接，所述第二下整流桥臂的第二端与所述母线负端连接；

所述第三上整流桥臂的第一端与所述母线正端连接，所述第三上整流桥臂的第二端与所述第三输入端连接，所述第三下整流桥臂的第一端与所述第三输入端连接，所述第三下整流桥臂的第二端与所述母线负端连接。

实施时，所述第一上整流桥臂包括：第一整流二极管，阳极与所述第一输入端连接，阴极与所述母线正端连接；

所述第一下整流桥臂包括：第二整流二极管，阳极与所述母线负端连接，阴极与所述第一输入端连接；

所述第二上整流桥臂包括：第三整流二极管，阳极与所述第二输入端连接，阴极与所述母线正端连接；

所述第二下整流桥臂包括：第四整流二极管，阳极与所述母线负端连接，阴极与所述第二输入端连接；

所述第三上整流桥臂包括：第五整流二极管，阳极与所述第三输入端连接，阴极与所述母线正端连接；

所述第三下整流桥臂包括：第六整流二极管，阳极与所述母线负端连接，阴极与所述第三输入端连接。

实施时，所述三相电抗单元包括：

第一电感模块，第一端与所述三相交流电源连接，第二端与所述第一输入端连接；

第二电感模块，第一端与所述三相交流电源连接，第二端与所述第二输入端连接；以及，

第三电感模块，第一端与所述三相交流电源连接，第二端与所述第三输入端连接。

实施时，所述开关单元包括第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；

所述第一开关模块的第一端与所述第一输入端连接，所述第一开关模块的第二端与所述公共端连接；

所述第二开关模块的第一端与所述第二输入端连接，所述第二开关模块的第二端与所述公共端连接；

所述第三开关模块的第一端与所述第三输入端连接，所述第三开关模块的第二端与所述公共端连接；

所述控制端包括所述第一开关模块的第一控制端、所述第二开关模块的第二控制端和所述第三开关模块的第三控制端；

所述脉宽调制信号包括携带第一占空比信息的第一脉宽调制信号、携带第二占空比信息的第二脉宽调制信号和携带第三占空比信息的第三脉宽调制信号；

所述开关控制单元具体用于将所述第一脉宽调制信号传送至所述第一控制端，将所述第二脉宽调制信号传送至所述第二控制端，将所述第三脉宽调制信号传送至所述第三控制端。

实施时，所述开关控制单元包括第一电流转换模块、第二电流转换模块、电压调节模块、第一电流调节模块、第二电流调节模块、去耦合模块、Park逆变换模块、虚拟磁链观测模块和SVPWM生成模块，其中，

所述第一电流转换模块用于对所述两个交流输入电流信号进行Clark坐标变换，以得到静止α-β坐标系下的第一电流信号(I_α，I_β)；其中，I_α为α轴电流信号，I_β为β轴电流信号；

所述第二电流转换模块用于对所述第一电流信号(I_α，I_β)进行Park坐标变换，以得到旋转D-Q坐标系下的第二电流信号(I_d，I_q)；其中，I_d为D轴电流信号，I_q为Q轴电流信号；

所述电压调节模块用于根据电压调节指令信号对所述母线电压信号进行PI调节运算，以得到D轴有功电流信号I_d’，以I _d’作为所述第一电流调节模块的D轴电流环指令信号；

所述第一电流调节模块用于根据所述D轴电流环指令信号对I_d进行电流调节处理，以得到D轴所需调节电压V_{d_out}；

所述第二电流调节模块用于根据Q轴电流环指令信号对I_q进行电流调节处理，以得到Q轴所需调节电压V_{q_out}；

所述去耦合模块用于对所述D轴所需调节电压V_{d_out}进行去耦合补偿，以得到第一电压信号V_d，对所述Q轴所需调节电压V_{q_out}进行去耦合补偿，以得到第二电压信号V_q；

所述Park逆变换模块用于对所述第一电压信号V_d和所述第二电压信号V_q进行Park逆变换处理，以得到静止α-β坐标系下的第三电压信号V_α和第四电压信号V_β；

所述虚拟磁链观测模块用于根据α轴电流信号I_α，β轴电流信号I_β、所述第三电压信号V_α和所述第四电压信号V_β得到虚拟电网磁链角θ；

所述SVPWM生成模块与所述Park逆变换模块和所述虚拟磁链观测模块连接，用于以θ作为用于坐标变换的角度信号，根据该角度信号对所述第三电压信号V_α和所述第四电压信号V_β进行两电平SVPWM处理，以得到携带第一占空比信息的第一脉宽调制信号、携带第二占空比信息的第二脉宽调制信号和携带第三占空比信息的第三脉宽调制信号，并将所述第一脉宽调制信号传送至所述第一控制端，将所述第二脉宽调制信号传送至所述第二控制端，将所述第三脉宽调制信号传送至所述第三控制端。

实施时，所述检测单元包括用于检测所述交流输入电流信号的电流检测器，以及用于检测所述母线电压信号的母线电压检测器；

所述开关控制单元包括数字信号处理控制器。

本发明还提供了一种电源装置，包括三相交流电源，还包括上述的整流电路；

所述整流电路包括的三相电抗单元的输入端与所述三相交流电源连接。

与现有技术相比，本发明所述的整流电路和电源装置中的开关单元的公共端不与母线中点连接，能够兼用于无母线中点的逆变器设备，能够降低整流电路中开关单元包括的各开关管的电应力与功率损耗。并本发明实施例所述的整流电路不需要在三相交流电源的电网侧(也即三相电抗单元的前端)增设电压传感器以检测电网侧电压信号，从而降低整流电路的成本，并利于电控总成的组装。本发明实施例所述的整流电路为可以应用于三相电源系统的高功率因数整流电路，采用两电平控制SVPWM(Space Vector Pulse WidthModulation，空间矢量脉宽调制)算法对所述交流输入电流信号和所述母线电压信号进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，通过该脉宽调制信号控制所述开关单元导通或断开其第一端与第二端之间的连接，可以降低输入的交流电流信号的谐波分量，提升该整流电路的功率因数，并能够调节输出的母线电压。

附图说明

图1是本发明实施例所述的整流电路的结构图；

图2是本发明另一实施例所述的整流电路的结构图；

图3是本发明又实施例所述的整流电路的结构图；

图4是本发明再一实施例所述的整流电路的结构图；

图5是本发明另一实施例所述的整流电路的结构图；

图6是本发明又实施例所述的整流电路的结构图；

图7是本发明再一实施例所述的整流电路的结构图；

图8是本发明另一实施例所述的整流电路的结构图；

图9是本发明所述的整流电路包括的开关控制单元的一具体实施例的结构图；

图10是本发明所述的整流电路的一具体实施例的电路图；

图11是本发明所述的电源装置的一具体实施例的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例所述的整流电路，用于将三相交流电源ACPS输出的三相交流电流转换为母线正端BL+与母线负端BL-之间的母线电压信号，所述整流电路包括三相电抗单元11、三相整流单元12、开关单元13、检测单元14和开关控制单元15，其中，

所述三相电抗单元11的输入端与所述三相交流电源ACPS连接；

所述三相整流单元12的输入端与所述三相电抗单元11的输出端连接，所述三相整流单元12的正相输出端与所述母线正端BL+连接，所述三相整流单元12的负相输出端与所述母线负端BL-连接；所述三相整流单元12用于对由所述三相整流单元12的输入端输入的交流输入电流信号进行整流；

所述开关单元13包括第一端、第二端和控制端Ctrl，所述开关单元13的第一端与所述输入端连接，所述开关单元13的第二端与公共端Com连接，所述开关单元13用于在所述控制端Ctrl的控制下控制导通或断开该第一端和该第二端之间的连接；

所述检测单元14用于检测所述交流输入电流信号，以及所述母线正端BL+与母线负端BL-之间的母线电压信号；

所述开关控制单元15与所述检测单元14和所述开关单元13的控制端Ctrl连接，用于对所述交流输入电流信号和所述母线电压信号进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，并将该脉宽调制信号传送至所述控制端Ctrl。

在实际操作时，所述母线负端BL-与参考地连接，因此BL+与BL-之间的电压即为BL+上的电压，所以在图1中，所述检测单元14仅与BL+连接。

在本发明实施例所述的整流电路中，所述公共端Com不与母线中点连接，能够兼用于无母线中点的逆变器设备，并解决了现有技术中公共端Com与母线中点连接而导致的需要设定较高的目标母线电压的问题，从而降低了整流电路中开关单元包括的各开关管的电应力与功率损耗。并本发明实施例所述的整流电路不需要在三相交流电源的电网侧(也即三相电抗单元的前端)增设电压传感器以检测电网侧电压信号，从而降低整流电路的成本，并利于电控总成的组装。

本发明实施例所述的整流电路为可以应用于三相电源系统的高功率因数整流电路，采用两电平控制SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)算法对所述交流输入电流信号和所述母线电压信号进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，通过该脉宽调制信号控制所述开关单元导通或断开其第一端与第二端之间的连接，可以降低输入的交流电流信号的谐波分量，提升该整流电路的功率因数，并能够调节输出的母线电压。

在具体实施时，所述三相电抗单元11包括三个电感，所述三相整流单元12包括三个输入端和三对整流桥臂，每一对整流桥臂包括上整流桥臂和下整流桥臂；每一上整流桥臂的第一端与所述母线正端BL+连接，每一上整流桥臂的第二端与一所述输入端和相应的一下整流桥臂的第一端连接，该下整流桥臂的第二端与所述母线负端连接；所述开关单元13包括三个开关模块，一开关模块的第一端与一所述输入端连接；每一所述开关模块包括一控制端，所述开关控制单元15与所述三个开关模块的控制端连接。所述开关控制单元15基于两电平SVPWM控制算法对所述交流输入电流信号和所述母线电压信号进行处理，得到三个携带占空比信息的脉宽调制信号，并将该三个脉宽调制信号分别传送至该三个开关模块的控制端，所述开关模块被其控制端控制而导通或断开其第一端与第二端之间的连接，以调节输出的母线电压以及功率因数，并控制降低交流输入电流信号的谐波分量。

根据一种具体实施方式，如图2所示，所述的整流电路还包括：平波单元16，第一端与所述母线正端BL+连接，第二端与所述母线负端BL-连接，用于平滑所述母线电压信号的波形；

所述平波单元16与所述公共端Com之间不连接。

本发明实施例所述的整流电路与现有的整流电路不同指出在于，所述公共端Com与所述平波单元16之间不连接，具体来说，在本发明实施例所述的整流电路中，所述公共端Com与所述平波单元16包括的两电容之间的连接点(也即母线中点)不连接，从而能够很好的兼容无母线中点的逆变器设备，利于电控总成的组装，并降低开关单元包括的开关管的电应力与功率损耗。

具体的，如图3所示，所述平波单元16包括：第一电容模块161、第二电容模块162、第一电阻模块163和第二电阻模块164；

所述第一电容模块161的第一端与所述母线正端BL+连接，所述第一电容模块161的第二端与母线中点BLM连接；所述第二电容模块162的第一端与所述母线中点BLM连接，所述第二电容模块162第二端与所述母线负端BL-连接；

所述电阻模块163的第一端与所述母线正端BL+连接，所述第一电阻模块163的第二端与母线中点BLM连接；所述第二电阻模块164的第一端与所述母线中点BLM连接，所述第二电阻模块164的第二端与所述母线负端BL-连接；

所述公共端Com与所述母线中点BLM之间不连接。

在实际操作时，所述第一电容模块161可以包括第一电容，所述第二电容模块162可以包括第二电容。

在具体实施时，所述三相电抗单元的输出端包括第一输出端、第二输出端和第三输出端；

所述三相整流单元的输入端包括第一输入端、第二输入端和第三输入端；

所述三相整流单元的第一输入端与所述三相电抗单元的第一输出端连接，所述三相整流单元的第二输入端与所述三相电抗单元的第二输出端连接，所述三相整流单元的第三输入端与所述三相电抗单元的第三输出端连接，所述三相整流单元具体用于对由所述第一输入端输入的第一交流输入电流信号、由所述第二输入端输入的第二交流输入电流信号和由所述第三输入端输入的第三交流输入电流信号进行整流；

所述检测单元具体用于检测所述第一交流输入电流信号、所述第二交流输入电流信号、所述第三交流输入电流信号中的两个交流输入电流信号；

所述开关控制单元具体用于根据两电平空间矢量脉宽调制算法对所述两个交流输入电流信号以及所述母线电压信号进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，并将该脉宽调制信号传送至所述控制端。

具体的，如图4所示，所述三相电抗单元11的输出端包括第一输出端Ot1、第二输出端Ot2和第三输出端Ot3；

所述三相整流单元12的输入端包括第一输入端It1、第二输入端It2和第三输入端It3；

所述三相整流单元12的第一输入端It1与所述三相电抗单元11的第一输出端Ot1连接，所述三相整流单元12的第二输入端It2与所述三相电抗单元11的第二输出端Ot2连接，所述三相整流单元12的第三输入端It3与所述三相电抗单元11的第三输出端Ot3连接，所述三相整流单元12具体用于对由所述第一输入端It1输入的第一交流输入电流信号IA、由所述第二输入端It2输入的第二交流输入电流信号IB和由所述第三输入端It3输入的第三交流输入电流信号(图4中未示出)进行整流；

所述检测单元14具体用于检测所述第一交流输入电流信号IA、所述第二交流输入电流信号IB和母线电压信号Udc；

所述开关控制单元15具体用于根据两电平SVPWM算法对IA、IB和Udc进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，并将该脉宽调制信号传送至所述控制端。

在具体实施时，所述开关控制单元15根据两电平SVPWM算法对所述检测单元14检测得到的IA、IB以及母线电压信号Udc进行处理，得到相应的脉宽调制信号。

在实际操作时，所述检测单元14检测的两个交流输入电流信号可以为：IA和IB、IB和第三交流输入电流信号，或者，IA和第三交流输入电流信号；在图4所示的具体实施例中，以检测单元14检测IA和IB为例说明。

在具体实施时，如图5所示，所述三相整流单元12可以包括第一对整流桥臂、第二对整流桥臂和第三对整流桥臂；

所述第一对整流桥臂包括第一上整流桥臂1211和第一下整流桥臂1212；所述第二对整流桥臂包括第二上整流桥臂1221和第二下整流桥臂1222；所述第三对整流桥臂包括第三上整流桥臂1231和第三下整流桥臂1232；

所述第一上整流桥臂1211的第一端与所述母线正端BL+连接，所述第一上整流桥臂1211的第二端与所述第一输入端It1连接，所述第一下整流桥臂1212的第一端与所述第一输入端It1连接，所述第一下整流桥臂1212的第二端与所述母线负端BL-连接；

所述第二上整流桥臂1221的第一端与所述母线正端BL+连接，所述第二上整流桥臂1221的第二端与所述第二输入端It2连接，所述第二下整流桥臂1222的第一端与所述第二输入端It2连接，所述第二下整流桥臂1222的第二端与所述母线负端BL-连接；

所述第三上整流桥臂1231的第一端与所述母线正端BL+连接，所述第三上整流桥臂1231的第二端与所述第三输入端It3连接，所述第三下整流桥臂1232的第一端与所述第三输入端It3连接，所述第三下整流桥臂1232的第二端与所述母线负端BL-连接。

在实际操作时，第一对整流桥臂用于对IA进行整流，第二对整流桥臂用于对IB进行整流，第三对整流桥臂用于对第三交流输入电流信号(图5中未示出)进行整流。

具体的，如图6所示，所述第一上整流桥臂包括：第一整流二极管D1，阳极与所述第一输入端It1连接，阴极与所述母线正端BL+连接；

所述第一下整流桥臂包括：第二整流二极管D2，阳极与所述母线负端BL-连接，阴极与所述第一输入端It1连接；

所述第二上整流桥臂包括：第三整流二极管D3，阳极与所述第二输入端It2连接，阴极与所述母线正端BL+连接；

所述第二下整流桥臂包括：第四整流二极管D4，阳极与所述母线负端BL-连接，阴极与所述第二输入端It2连接；

所述第三上整流桥臂包括：第五整流二极管D5，阳极与所述第三输入端It3连接，阴极与所述母线正端BL+连接；

所述第三下整流桥臂包括：第六整流二极管D6，阳极与所述母线负端BL-连接，阴极与所述第三输入端It3连接。

具体的，在图5所示的整流电路的实施例的基础上，如图7所示，所述三相电抗单元11可以包括：

第一电感模块111，第一端与所述三相交流电源ACPS连接，第二端与所述第一输入端It1连接；

第二电感模块112，第一端与所述三相交流电源ACPS连接，第二端与所述第二输入端It2连接；以及，

第三电感模块113，第一端与所述三相交流电源ACPS连接，第二端与所述第三输入端It3连接。

在实际操作时，所述第一电感模块111可以包括第一电感、所述第二电感模块112可以包括第二电感，所述第三电感模块113可以包括第三电感；所述第一电感、所述第二电感和所述第三电感为储能元件。

具体的，在图5所示的整流电路的实施例的基础上，如图8所示，所述开关单元13可以包括第一开关模块131、第二开关模块132和第三开关模块133；

所述第一开关模块131的第一端与所述第一输入端It1连接，所述第一开关模块131的第二端与所述公共端Com连接；

所述第二开关模块132的第一端与所述第二输入端It2连接，所述第二开关模块132的第二端与所述公共端Com连接；

所述第三开关模块133的第一端与所述第三输入端It3连接，所述第三开关模块133的第二端与所述公共端Com连接；

所述控制端包括所述第一开关模块131的第一控制端(图8中未示出)、所述第二开关模块132的第二控制端(图8中未示出)和所述第三开关模块133的第三控制端(图8中未示出)；

所述脉宽调制信号包括携带第一占空比信息的第一脉宽调制信号、携带第二占空比信息的第二脉宽调制信号和携带第三占空比信息的第三脉宽调制信号；

所述开关控制单元15具体用于将所述第一脉宽调制信号传送至所述第一控制端(图8中未示出)，将所述第二脉宽调制信号传送至所述第二控制端(图8中未示出)，将所述第三脉宽调制信号传送至所述第三控制端(图8中未示出)。

在实际操作时，所述第一开关模块131可以包括第一开关元件，所述第二开关模块132可以包括第二开关元件，所述第三开关模块133可以包括第三开关元件，所述第一开关元件、所述第二开关元件和所述第三开关元件可以为开关管。

所述第一开关模块131在所述第一脉宽调制信号的控制下控制所述第一输入端It1与所述公共端Com之间是否导通，例如，当所述第一脉宽调制信号的电位为第一电平时，所述第一开关模块131可以控制所述第一输入端It1与所述公共端Com之间导通，当所述第一脉宽调制信号的电位为第二电平时，所述第一开关模块131可以控制断开所述第一输入端It1与所述公共端Com之间的连接；

所述第二开关模块132在所述第二脉宽调制信号的控制下控制所述第二输入端It2与所述公共端Com之间是否导通，例如，当所述第二脉宽调制信号的电位为第一电平时，所述第二开关模块132可以控制所述第二输入端It2与所述公共端Com之间导通，当所述第二脉宽调制信号的电位为第二电平时，所述第二开关模块132可以控制断开所述第二输入端It2与所述公共端Com之间的连接；

所述第三开关模块133在所述第三脉宽调制信号的控制下控制所述第三输入端It3与所述公共端Com之间是否导通，例如，当所述第三脉宽调制信号的电位为第一电平时，所述第二开关模块133可以控制所述第三输入端It3与所述公共端Com之间导通，当所述第三脉宽调制信号的电位为第二电平时，所述第三开关模块133可以控制断开所述第三输入端It3与所述公共端Com之间的连接。

在实际操作时，所述第一电平可以为高电平，所述第二电平可以为低电平；或者，所述第一电平可以为低电平，所述第二电平可以为高电平。

在具体实施时，通过各控制端控制各开关模块的通断，可以有效降低输入电流谐波分量，实现整流电路的高功率因数需求，并可以调节输出的母线电压信号。

根据一种具体实施方式，所述开关控制单元可以包括第一电流转换模块、第二电流转换模块、电压调节模块、第一电流调节模块、第二电流调节模块、去耦合模块、Park逆变换模块、虚拟磁链观测模块和SVPWM生成模块，其中，

所述第一电流转换模块用于对所述两个交流输入电流信号进行Clark坐标变换，以得到静止α-β坐标系下的第一电流信号(I_α，I_β)；其中，I_α为α轴电流信号，I_β为β轴电流信号；

所述第二电流转换模块用于对所述第一电流信号(I_α，I_β)进行Park坐标变换，以得到旋转D-Q坐标系下的第二电流信号(I_d，I_q)；其中，I_d为D轴电流信号，I_q为Q轴电流信号；

所述电压调节模块用于根据电压调节指令信号对所述母线电压信号进行PI调节运算，以得到D轴有功电流信号I _d’，以I _d’作为所述第一电流调节模块的D轴电流环指令信号；

所述第一电流调节模块用于根据所述D轴电流环指令信号对I_d进行电流调节处理，以得到D轴所需调节电压V_{d_out}；

所述第二电流调节模块用于根据Q轴电流环指令信号对I_q进行电流调节处理，以得到Q轴所需调节电压V_{q_out}；所述Q轴电流环指令信号为0；

所述去耦合模块用于对所述D轴所需调节电压V_{d_out}进行去耦合补偿，以得到第一电压信号V_d，对所述Q轴所需调节电压V_{q_out}进行去耦合补偿，以得到第二电压信号V_q；

所述Park逆变换模块用于对所述第一电压信号V_d和所述第二电压信号V_q进行Park逆变换处理，以得到静止α-β坐标系下的第三电压信号V_α和第四电压信号V_β；

所述虚拟磁链观测模块用于根据α轴电流信号I_α，β轴电流信号I_β、所述第三电压信号V_α和所述第四电压信号V_β得到虚拟电网磁链角θ；

所述SVPWM生成模块与所述Park逆变换模块和所述虚拟磁链观测模块连接，用于以θ作为用于坐标变换的角度信号，根据该角度信号对所述第三电压信号V_α和所述第四电压信号V_β进行两电平SVPWM处理，以得到携带第一占空比信息的第一脉宽调制信号、携带第二占空比信息的第二脉宽调制信号和携带第三占空比信息的第三脉宽调制信号，并将所述第一脉宽调制信号传送至所述第一控制端，将所述第二脉宽调制信号传送至所述第二控制端，将所述第三脉宽调制信号传送至所述第三控制端。

具体的，所述检测单元可以包括用于检测所述交流输入电流信号的电流检测器，以及用于检测所述母线电压信号的母线电压检测器；

所述开关控制单元包括数字信号处理控制器。

下面通过一具体实施例来说明本发明所述的整流电路中的开关控制单元，以检测单元包括的电流检测器检测的为第一交流输入电流信号IA和第二交流输入电流信号IB，并开关控制单元根据两电平SVPWM控制算法对IA、IB和母线电压信号为例说明：

具体的，如图9所示，所述开关控制单元的一具体实施例可以包括第一电流转换模块91、第二电流转换模块92、电压调节模块93、第一电流调节模块94、第二电流调节模块95、去耦合模块96、Park逆变换模块97、虚拟磁链观测模块98和SVPWM生成模块99，其中，

所述第一电流转换模块91用于对IA和IB进行Clark坐标变换，以得到静止α-β坐标系下的第一电流信号(I_α，I_β)；其中，I_α为α轴电流信号，I_β为β轴电流信号；

所述第二电流转换模块92用于对所述第一电流信号(I_α，I_β)进行Park坐标变换，以得到旋转D-Q坐标系下的第二电流信号(I_d，I_q)；其中，I_d为D轴电流信号，I_q为Q轴电流信号；

所述电压调节模块93用于根据电压调节指令信号Udc’对母线电压检测器(图9中未示出)检测得到的母线电压信号Udc进行PI调节(所述PI调节为比例积分调节)运算，以得到D轴有功电流信号I_d’，以I _d’作为所述第一电流调节模块94的D轴电流环指令信号；

所述第一电流调节模块94用于根据所述D轴有功电流信号I_d’对I_d进行电流调节处理，以得到D轴所需调节电压V_{d_out}，以实现单位功率因数控制；

所述第二电流调节模块95用于根据Q轴电流环指令信号I_q’对I_q进行电流调节处理，以得到Q轴所需调节电压V_{q_out}，以实现单位功率因数控制；I_q’为0；

所述去耦合模块96用于对所述D轴所需调节电压V_{d_out}进行去耦合补偿，以得到第一电压信号V_d，对所述Q轴所需调节电压V_{q_out}进行去耦合补偿，以得到第二电压信号V_q；

所述Park逆变换模块97用于对所述第一电压信号V_d和所述第二电压信号V_q进行Park逆变换处理，以得到静止α-β坐标系下的第三电压信号V_α和第四电压信号V_β；

所述虚拟磁链观测模块98用于根据α轴电流信号I_α，β轴电流信号I_β、所述第三电压信号V_α和所述第四电压信号V_β得到虚拟电网磁链角θ，并将所述虚拟电网磁链角θ传送至第二电流转换模块9292、所述Park逆变换模块97和所述SVPWM生成模块99；θ为用于坐标转换的角度信号；

所述SVPWM生成模块99与所述Park逆变换模块97和所述虚拟磁链观测模块98连接，用于以θ作为用于坐标变换的角度信号，根据该角度信号对所述第三电压信号V_α和所述第四电压信号V_β进行两电平SVPWM处理，以得到携带第一占空比信息D_A的第一脉宽调制信号PS_A、携带第二占空比信息D_B的第二脉宽调制信号PS_B和携带第三占空比信息D_C的第三脉宽调制信号PS_C，并将所述第一脉宽调制信号PS_A传送至所述第一控制端，将所述第二脉宽调制信号PS_B传送至所述第二控制端，将所述第三脉宽调制信号PS_C传送至所述第三控制端。本发明所述的整流电路中的D轴所需调节电压V_{d_out}和Q轴所需调节电压V_{q_out}与输入电流相位有关，为实现单位功率因数控制，设定虚拟磁链观测模块输出的虚拟电网磁链角θ作为用于坐标变换的角度信号，与第三电压信号V_α和第四电压信号V_β一并送入SVPWM生成器，产生需要的脉宽调制信号。

在实际操作时，所述开关控制单元可以为DSP(Digital Signal Processing，数据信号处理)控制器，本发明实施例采用DSP控制器作为控制核心，通过调节三个脉宽调制信号的占空比，可以有效降低整流电路的输入电流谐波分量，实现整流电路的高功率因数需求，并能够实现交流输入直流输出转换，实现电压输出恒定并可调节。

具体的，所述SVPWM生成模块99以θ作为用于坐标变换的角度信号，根据该角度信号对所述第三电压信号V_α和所述第四电压信号V_β进行两电平SVPWM处理，以得到第一占空比信息D_A、第二占空比信息D_B和第三占空比信息D_C，经过三角波载波比较后产生携带第一占空比信息D_A的第一脉宽调制信号PS_A、携带第二占空比信息D_B的第二脉宽调制信号PS_B和携带第三占空比信息D_C的第三脉宽调制信号PS_C，根据该第一脉宽调制信号PS_A控制第一开关模块的导通关断时机，根据该第二脉宽调制信号PS_B控制第二开关模块的导通关断时机，根据该第三脉宽调制信号PS_C控制第三开关模块的导通关断时机。如图10所示，本发明所述的整流电流的一具体实施例包括三相电抗单元11、三相整流单元12、开关单元13、平波单元16、检测单元和DSP控制器101；

所述三相电抗单元11包括第一电感LA、第二电感LB和第三电感LC；

所述第一电感LA的第一端与三相交流电源ACPS连接，所述第一电感LA的第二端与所述三相整流单元的第一输入端It1连接；

所述第二电感LB的第一端与三相交流电源ACPS连接，所述第二电感LB的第二端与所述三相整流单元的第二输入端It2连接；

所述第三电感LC的第一端与三相交流电源ACPS连接，所述第三电感LC的第二端与所述三相整流单元的第三输入端It3连接；

所述三相整流单元12包括第一对整流桥臂、第二对整流桥臂和第三对整流桥臂；

所述第一对整流桥臂包括第一整流二极管D1和第二整流二极管D2；

所述第一整流二极管D1的阳极与所述第一输入端It1连接，所述第一整流二极管D1的阴极与所述母线正端BL+连接；所述第二整流二极管D2的阴极与所述第一输入端It1连接，所述第二整流二极管D2的阳极与所述母线负端BL-连接；

所述第二对整流桥臂包括第三整流二极管D3和第四整流二极管D4；

所述第三整流二极管D3的阳极与所述第二输入端It2连接，所述第三整流二极管D3的阴极与所述母线正端BL+连接；所述第四整流二极管D4的阴极与所述第二输入端It2连接，所述第四整流二极管D4的阳极与所述母线负端BL-连接；

所述第三对整流桥臂包括第五整流二极管D5和第六整流二极管D6；

所述第五整流二极管D5的阳极与所述第三输入端It3连接，所述第五整流二极管D5的阴极与所述母线正端BL+连接；所述第六整流二极管D6的阴极与所述第三输入端It3连接，所述第六整流二极管D6的阳极与所述母线负端BL-连接；

所述开关单元13包括第一开关元件S_A、第二开关元件S_B和第三开关元件S_C；

所述第一开关元件S_A的第一端与所述第一输入端It1连接，所述第一开关元件S_A的第二端与公共端Com连接；所述第一开关元件S_A的控制端(图10中未示出)与所述DSP控制器101连接；

所述第二开关元件S_B的第一端与所述第二输入端It2连接，所述第二开关元件S_B的第二端与公共端Com连接；所述第二开关元件S_B的控制端(图10中未示出)与所述DSP控制器101连接；

所述第三开关元件S_C的第一端与所述第三输入端It3连接，所述第三开关元件S_C的第二端与公共端Com连接；所述第三开关元件S_C的控制端(图10中未示出)与所述DSP控制器101连接；

所述平波单元16包括第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2；

所述第一电容C1的第一端与所述母线正端BL+连接，所述第一电容C1的第二端与母线中点BLM连接；

所述第二电容C2的第一端与所述母线中点BLM连接，所述第二电容C2的第二端与所述母线负端BL-连接；

所述第一电阻R1的第一端与所述母线正端BL+连接，所述第一电阻R1的第二端与所述母线中点BLM连接；

所述第二电阻R2的第一端与所述母线中点BLM连接，所述第二电阻R2的第二端与所述母线负端BL-连接；

由所述第一输入端It1输入第一交流输入电流信号IA，由所述第二输入端It2输入第二交流输入电流信号IB，由所述第三输入端It3输入的第三交流输入电流信号(图10中未示出)；

所述检测单元包括电流检测器141和母线电压检测器142；

所述电流检测器141用于检测所述第一交流输入电流信号IA和入第二交流输入电流信号IB；

所述母线负端BL-与参考地端GND连接；

所述母线电压检测器142与所述母线正端BL+连接，用于检测母线电压信号Udc；

所述DSP控制器101用于根据两电平SVPWM计算方法对IA、IB和Udc进行处理得到携带第一占空比信息D_A的第一脉宽调制信号PS_A、携带第二占空比信息D_B的第二脉宽调制信号PS_B和携带第三占空比信息D_C的第三脉宽调制信号PS_C，并将PS_A传送至所述第一开关元件S_A的控制端(图10中未示出)，将PS_B传送至第二开关元件S_B的控制端(图10中未示出)，将PS_C传送至第三开关元件S_C的控制端(图10中未示出)；

所述DSP控制器101包括本发明如图9所示的开关控制单元的具体实施例。

本发明所述的整流电路的具体实施例为一种基于两电平SVPWM控制算法的三相有源功率因数校正整流器，采用三开关Y型连接、两电平拓扑结构。在本发明所述的整流电路的具体实施例中，公共端Com与母线中点BLM不连接，具有无需输出中点连接，无需电网侧电压采样，输出母线电压可调节等特点。本发明所述的整流电路的具体实施例以DSP控制器为控制核心，有效降低了整流电路的输入电流谐波分量，实现整流电路的高功率因数需求。

本发明实施例所述的电源装置，包括三相交流电源，还包括上述的整流电路；

所述整流电路包括的三相电抗单元的输入端与所述三相交流电源连接。

如图11所示，本发明所述的电源装置的一具体实施例包括三相交流电源ACPS、如图10所示的整流电路的具体实施例和逆变器110；

所述逆变器110与母线正端BL+和母线负端BL-连接，所述逆变器110的输出端与三相电机120连接。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种整流电路，用于将三相交流电源输出的三相交流电流转换为母线正端与母线负端之间的母线电压信号，其特征在于，所述整流电路包括三相电抗单元、三相整流单元、开关单元、检测单元和开关控制单元，其中，

所述三相电抗单元的输入端与所述三相交流电源连接；

所述三相整流单元的输入端与所述三相电抗单元的输出端连接，所述三相整流单元的正相输出端与所述母线正端连接，所述三相整流单元的负相输出端与所述母线负端连接；所述三相整流单元用于对由所述三相整流单元的输入端输入的交流输入电流信号进行整流；

所述开关单元包括第一端、第二端和控制端，所述开关单元的第一端与所述输入端连接，所述开关单元的第二端与公共端连接，所述开关单元用于在所述控制端的控制下控制导通或断开该第一端和该第二端之间的连接；

所述检测单元用于检测所述交流输入电流信号，以及所述母线正端与母线负端之间的母线电压信号；

所述开关控制单元与所述检测单元和所述开关单元的控制端连接，用于对所述交流输入电流信号和所述母线电压信号进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，并将该脉宽调制信号传送至所述控制端；

其中，所述三相电抗单元的输出端包括第一输出端、第二输出端和第三输出端；

所述三相整流单元的输入端包括第一输入端、第二输入端和第三输入端；

所述三相整流单元的第一输入端与所述三相电抗单元的第一输出端连接，所述三相整流单元的第二输入端与所述三相电抗单元的第二输出端连接，所述三相整流单元的第三输入端与所述三相电抗单元的第三输出端连接，所述三相整流单元具体用于对由所述第一输入端输入的第一交流输入电流信号、由所述第二输入端输入的第二交流输入电流信号和由所述第三输入端输入的第三交流输入电流信号进行整流；

所述检测单元具体用于检测所述第一交流输入电流信号、所述第二交流输入电流信号、所述第三交流输入电流信号中的两个交流输入电流信号；

所述开关控制单元具体用于根据两电平空间矢量脉宽调制算法对所述两个交流输入电流信号以及所述母线电压信号进行处理，得到携带占空比信息的脉宽调制信号，并将该脉宽调制信号传送至所述控制端。

2.如权利要求1所述的整流电路，其特征在于，还包括：平波单元，第一端与所述母线正端连接，第二端与所述母线负端连接，用于平滑所述母线电压信号的波形；

所述平波单元与所述公共端之间不连接。

3.如权利要求2所述的整流电路，其特征在于，所述平波单元包括：第一电容模块、第二电容模块、第一电阻模块和第二电阻模块；

所述第一电容模块的第一端与所述母线正端连接，所述第一电容模块的第二端与母线中点连接；所述第二电容模块的第一端与所述母线中点连接，所述第二电容模块的第二端与所述母线负端连接；

所述第一电阻模块的第一端与所述母线正端连接，所述第一电阻模块的第二端与所述母线中点连接；所述第二电阻模块的第一端与所述母线中点连接，所述第二电阻模块的第二端与所述母线负端连接；

所述公共端与所述母线中点之间不连接。

4.如权利要求1所述的整流电路，其特征在于，所述三相整流单元包括第一对整流桥臂、第二对整流桥臂和第三对整流桥臂；

所述第一对整流桥臂包括第一上整流桥臂和第一下整流桥臂；所述第二对整流桥臂包括第二上整流桥臂和第二下整流桥臂；所述第三对整流桥臂包括第三上整流桥臂和第三下整流桥臂；

所述第一上整流桥臂的第一端与所述母线正端连接，所述第一上整流桥臂的第二端与所述第一输入端连接，所述第一下整流桥臂的第一端与所述第一输入端连接，所述第一下整流桥臂的第二端与所述母线负端连接；

所述第二上整流桥臂的第一端与所述母线正端连接，所述第二上整流桥臂的第二端与所述第二输入端连接，所述第二下整流桥臂的第一端与所述第二输入端连接，所述第二下整流桥臂的第二端与所述母线负端连接；

所述第三上整流桥臂的第一端与所述母线正端连接，所述第三上整流桥臂的第二端与所述第三输入端连接，所述第三下整流桥臂的第一端与所述第三输入端连接，所述第三下整流桥臂的第二端与所述母线负端连接。

5.如权利要求4所述的整流电路，其特征在于，所述第一上整流桥臂包括：第一整流二极管，阳极与所述第一输入端连接，阴极与所述母线正端连接；

所述第一下整流桥臂包括：第二整流二极管，阳极与所述母线负端连接，阴极与所述第一输入端连接；

所述第二上整流桥臂包括：第三整流二极管，阳极与所述第二输入端连接，阴极与所述母线正端连接；

所述第二下整流桥臂包括：第四整流二极管，阳极与所述母线负端连接，阴极与所述第二输入端连接；

所述第三上整流桥臂包括：第五整流二极管，阳极与所述第三输入端连接，阴极与所述母线正端连接；

所述第三下整流桥臂包括：第六整流二极管，阳极与所述母线负端连接，阴极与所述第三输入端连接。

6.如权利要求4所述的整流电路，其特征在于，所述三相电抗单元包括：

第一电感模块，第一端与所述三相交流电源连接，第二端与所述第一输入端连接；

第二电感模块，第一端与所述三相交流电源连接，第二端与所述第二输入端连接；以及，

第三电感模块，第一端与所述三相交流电源连接，第二端与所述第三输入端连接。

7.如权利要求4所述的整流电路，其特征在于，所述开关单元包括第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；

所述第一开关模块的第一端与所述第一输入端连接，所述第一开关模块的第二端与所述公共端连接；

所述第二开关模块的第一端与所述第二输入端连接，所述第二开关模块的第二端与所述公共端连接；

所述第三开关模块的第一端与所述第三输入端连接，所述第三开关模块的第二端与所述公共端连接；

所述控制端包括所述第一开关模块的第一控制端、所述第二开关模块的第二控制端和所述第三开关模块的第三控制端；

所述脉宽调制信号包括携带第一占空比信息的第一脉宽调制信号、携带第二占空比信息的第二脉宽调制信号和携带第三占空比信息的第三脉宽调制信号；

所述开关控制单元具体用于将所述第一脉宽调制信号传送至所述第一控制端，将所述第二脉宽调制信号传送至所述第二控制端，将所述第三脉宽调制信号传送至所述第三控制端。

8.如权利要求7所述的整流电路，其特征在于，所述开关控制单元包括第一电流转换模块、第二电流转换模块、电压调节模块、第一电流调节模块、第二电流调节模块、去耦合模块、Park逆变换模块、虚拟磁链观测模块和SVPWM生成模块，其中，

所述第一电流转换模块用于对所述两个交流输入电流信号进行Clark坐标变换，以得到静止α-β坐标系下的第一电流信号(I_α，I_β)；其中，I_α为α轴电流信号，I_β为β轴电流信号；

所述第二电流转换模块用于对所述第一电流信号(I_α，I_β)进行Park坐标变换，以得到旋转D-Q坐标系下的第二电流信号(I_d，I_q)；其中，I_d为D轴电流信号，I_q为Q轴电流信号；

所述电压调节模块用于根据电压调节指令信号对所述母线电压信号进行PI调节运算，以得到D轴有功电流信号I_d’，以I _d’作为所述第一电流调节模块的D轴电流环指令信号；

所述第一电流调节模块用于根据所述D轴电流环指令信号对I_d进行电流调节处理，以得到D轴所需调节电压V_{d_out}；

所述第二电流调节模块用于根据Q轴电流环指令信号对I_q进行电流调节处理，以得到Q轴所需调节电压V_{q_out}；

所述去耦合模块用于对所述D轴所需调节电压V_{d_out}进行去耦合补偿，以得到第一电压信号V_d，对所述Q轴所需调节电压V_{q_out}进行去耦合补偿，以得到第二电压信号V_q；

所述Park逆变换模块用于对所述第一电压信号V_d和所述第二电压信号V_q进行Park逆变换处理，以得到静止α-β坐标系下的第三电压信号V_α和第四电压信号V_β；

所述虚拟磁链观测模块用于根据α轴电流信号I_α，β轴电流信号I_β、所述第三电压信号V_α和所述第四电压信号V_β得到虚拟电网磁链角θ；

所述SVPWM生成模块与所述Park逆变换模块和所述虚拟磁链观测模块连接，用于以θ作为用于坐标变换的角度信号，根据该角度信号对所述第三电压信号V_α和所述第四电压信号V_β进行两电平SVPWM处理，以得到携带第一占空比信息的第一脉宽调制信号、携带第二占空比信息的第二脉宽调制信号和携带第三占空比信息的第三脉宽调制信号，并将所述第一脉宽调制信号传送至所述第一控制端，将所述第二脉宽调制信号传送至所述第二控制端，将所述第三脉宽调制信号传送至所述第三控制端。

9.如权利要求1至3中任一权利要求所述的整流电路，其特征在于，所述检测单元包括用于检测所述交流输入电流信号的电流检测器，以及用于检测所述母线电压信号的母线电压检测器；

所述开关控制单元包括数字信号处理控制器。

10.一种电源装置，包括三相交流电源，其特征在于，还包括如权利要求1至9中任一权利要求所述的整流电路；

所述整流电路包括的三相电抗单元的输入端与所述三相交流电源连接。

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