CN202309548U

CN202309548U - 一种三相整流拓扑电路

Info

Publication number: CN202309548U
Application number: CN2011204178880U
Authority: CN
Inventors: 张文学; 胡勇
Original assignee: Beijing Dynamic Power Co Ltd
Current assignee: Beijing Dynamic Power Co Ltd
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-10-28

Abstract

本实用新型公开了一种三相整流拓扑电路，该电路包括：工频二极管D1-D6，开关管S1-S6和电感LA、LB、LC；三相交流输入端A分别与D1阳极端、D2阴极端和LA一端相连；D1阴端连接输出负载端一；D2阳极端连接输出负载端二；LA另一端与S1的E端相连；S1的C端连接输出负载端一；S2的C端与S1的E端相连，S2的E端连接输出负载端二；三相交流输入端B分别与D3阳极端、D4阴极端和LB一端相连；D3阴极端连接输出负载端一；D4阳极端连接输出负载端二；LB另一端与S3的E端相连；S3的C端连接输出负载端一；S4的C端与S3的E端相连，S4的E端连接输出负载端二；三相交流输入端C分别与D5阳极端、D6阴极端和LC一端相连；D5阴极端连接输出负载端一；D6阳极端连接输出负载端二；LC另一端与S5的E端相连；S5的C端连接输出负载端一；S6的C端与S5的E端相连，S6的E端连接输出负载端二。

Description

一种三相整流拓扑电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三相整流拓扑电路。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，三相可控整流技术成为电力电子技术的重要组成部分。现有的中低功率三相可控整流拓扑主要有三相全桥、VIENNA拓扑。该两种拓扑中，每相电流完全通过输入电感，且需要电流传感器对电流进行采样。

在用现有的方案实现三相可控整流的过程中，设计人发现现有技术中存在如下问题：

现有的三相全桥、VIENNA拓扑的电感通过电流较大造成其发热严重，使得电感的设计难度较大，且需要增加电流传感器，使得设计复杂度和成本增加。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种三相整流拓扑电路。为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

本实用新型提供的一种三相整流拓扑电路，包括：六只工频二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，六只开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6和三个电感LA、LB、LC；

三相交流输入端A分别与所述工频二极管D1的阳极端、所述工频二极管D2的阴极端和所述电感LA的一端相连；

所述工频二极管D1的阴极端连接输出负载端一；所述工频二极管D2的阳极端连接输出负载端二；所述电感LA的另一端与所述开关管S1的E端相连；所述开关管S1的C端连接所述输出负载端一；所述开关管S2的C端与所述开关管S1的E端相连，所述开关管S2的E端连接所述输出负载端二；

三相交流输入端B分别与所述工频二极管D3的阳极端、所述工频二极管D4的阴极端和所述电感LB的一端相连；

所述工频二极管D3的阴极端连接输出负载端一；所述工频二极管D4的阳极端连接输出负载端二；所述电感LB的另一端与所述开关管S3的E端相连；所述开关管S3的C端连接所述输出负载端一；所述开关管S4的C端与所述开关管S3的E端相连，所述开关管S4的E端连接所述输出负载端二；

三相交流输入端C分别与所述工频二极管D5的阳极端、所述工频二极管D6的阴极端和所述电感LC的一端相连；

所述工频二极管D5的阴极端连接输出负载端一；所述工频二极管D6的阳极端连接输出负载端二；所述电感LC的另一端与所述开关管S5的E端相连；所述开关管S5的C端连接所述输出负载端一；所述开关管S6的C端与所述开关管S5的E端相连，所述开关管S6的E端连接所述输出负载端二。

其中，所述开关管为金属氧化层半导体场效晶体管或者带有二极管的绝缘栅双极型晶体管。

本实用新型实施例提供的一种三相整流拓扑电路，通过三相交流输入端A分别与所述工频二极管D1的阳极端、所述工频二极管D2的阴极端和所述电感LA的一端相连；所述工频二极管D1的阴极端连接输出负载端一；所述工频二极管D2的阳极端连接输出负载端二；所述电感LA的另一端与所述开关管S1的E端相连；所述开关管S1的C端连接所述输出负载端一；所述开关管S2的C端与所述开关管S1的E端相连，所述开关管S2的E端连接所述输出负载端二；三相交流输入端B分别与所述工频二极管D3的阳极端、所述工频二极管D4的阴极端和所述电感LB的一端相连；所述工频二极管D3的阴极端连接输出负载端一；所述工频二极管D4的阳极端连接输出负载端二；所述电感LB的另一端与所述开关管S3的E端相连；所述开关管S3的C端连接所述输出负载端一；所述开关管S4的C端与所述开关管S3的E端相连，所述开关管S4的E端连接所述输出负载端二；三相交流输入端C分别与所述工频二极管D5的阳极端、所述工频二极管D6的阴极端和所述电感LC的一端相连；所述工频二极管D5的阴极端连接输出负载端一；所述工频二极管D6的阳极端连接输出负载端二；所述电感LC的另一端与所述开关管S5的E端相连；所述开关管S5的C端连接所述输出负载端一；所述开关管S6的C端与所述开关管S5的E端相连，所述开关管S6的E端连接所述输出负载端二。采用本实用新型不但可以降低电感损耗，还可以提高三相整流电路转换效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种三相整流拓扑电路图；

图2为本实用新型实施例提供的一种三相整流拓扑电路的三相输入端的相电压以及扇区划分示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例提供的一种三相整流拓扑电路进行详细描述。

如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种三相整流拓扑电路图；所述三相整流拓扑电路包括：六只工频二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，六只开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6和三个电感LA、LB、LC；

其中，所述开关管为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属氧化层半导体场效晶体管)或者带有二极管的IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。

基于以上电路，以下结合如图2所示的三相输入的ABC的相电压以及扇区划分对本实用新型提供的三相整流拓扑电路的工作原理进行详细的描述：其中，图2中Ua指示的是三相输入端A的相电压，Ub指示的是三相输入端B的相电压，Uc指示的是三相输入端C的相电压。

以A相为准，[0，π/3)为第一扇区，[π/3，2π/3)为第二扇区，[2π/3，π)为第三扇区，[π，4π/3)为第四扇区，[4π/3，5π/3)为第五扇区，[5π/3，π)为第六扇区。

当电路在第一扇区I工作时：Ub电压最低，且为负，D4处于始终导通状态，S2和S6处于开关状态：当D4、S2开通时，电流由A、LA、S2、D4、B形成回路，其中电感LA电流增大。当D4通，S2关断时，电流由A、LA、S1、LOAD、D4、B形成回路，电感LA电流减小。当D4、S6开通时，电流由C、LC、S6、D4、B形成回路，其中电感LC电流增大。当D4通，S6关断时，电流由C、LC、S5、LOAD、D4、B形成回路，电感LC电流减小。

当电路在第二扇区II工作时，Ua电压最高，且为正，D1处于始终导通状态，S3和S5处于开关状态。当D1、S3开通时，电流由A、D1、S3、LB、B形成回路，其中电感LB电流增大，当D1通，S3关断时，电流由A、D1、LOAD、S4、LB、B形成回路，电感LB电流减小；当D1、S5开通时，电流由A、D1、S5、LC、C形成回路，其中电感LC电流增大。当D1通，S5关断时，电流由A、D1、LOAD、S6、LC、C形成回路，电感LC电流减小。

当电路在第三扇区III工作时：Uc电压最低，且为负，D6处于始终导通状态，S2和S4处于开关状态：当D6、S2开通时，电流由A、LA、S2、D6、C形成回路，其中电感LA电流增大。当D6通、S2关断时，电流由A、LA、S1、LOAD、D6、C形成回路，电感LA电流减小。当D6、S4开通时，电流由B、LB、S4、D6、C形成回路，其中电感LC电流增大。当D6通、S4关断时，电流由B，LB、S3、LOAD、D6，C形成回路，电感LC电流减小。

当电路在第四扇区IV工作时，Ub电压最高，且为正，D3处于始终导通状态，S1和S5处于开关状态。当D3、S1开通时，电流由B、D3、S1、LA、A形成回路，其中电感LA电流增大，当D3通，S1关断时，电流由B、D3、LOAD、S2、LA、A形成回路，电感LA电流减小；当D3、S5开通时，电流由B、D3、S5、LC、C形成回路，其中电感LC电流增大。当D3通，S5关断时，电流由B、D3、LOAD，S6、LC、C形成回路，电感LC电流减小。

当电路在第五扇区V工作时：Ua电压最低且为负，D2处于始终导通状态，S4和S6处于开关状态：当D2、S4开通时，电流由B、LB、S4、D2、A形成回路，其中电感LB电流增大。当D2通，S4关断时，电流由B、LB、S3，LOAD、D2，A形成回路，电感LB电流减小。当D2、S6开通时，电流由C、LC、S6、D2、A形成回路，其中电感LC电流增大。当D4通，S6关断时，电流由C、LC、S5、LOAD、D2、A形成回路，电感LC电流减小。

当电路在第六扇区VI工作时，Uc电压最高，且为正，D5处于始终导通状态，S1和S3处于开关状态。当D5、S1开通时，电流由C、D5、S1、LA，A形成回路，其中电感LA电流增大，当D5通，S1关断时，电流由C、D5、LOAD，S2、LA，A形成回路，电感LA电流减小；当D5、S5开通时，电流由C、D5、S5、LC，C形成回路，其中电感LC电流增大。当D1通，S5关断时，电流由C、D5、LOAD、S6、LC、C形成回路，电感LC电流减小。

在实现本实用新型的三相整流拓扑电路的过程中，设计人发现现有传统的三相矢量控制整流拓扑，每次开关有三只开关管工作，三相输入电流完全流经各电感，本实用新型的三相整流拓扑电路则采用了六只工频二极管D1-D6，六只开关管S1-S6和三个电感；与传统的三相矢量控制整流拓扑相比，本实用新型的电感L只在(-π/3，π/3)和(2π/3，4π/3)的区间里有电流流过，减少了电感损耗，有效降低了该电感的设计要求(设计复杂度)；与传统的三相矢量控制整流拓扑相比，本实用新型在每个开关过程中，只有两只开关管和一只工频二极管工作，压降比原来更低；与传统的三相矢量控制整流拓扑相比，本实用新型还可实现在非连续电流模式下工作，省去对输入电流的采样。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种三相整流拓扑电路，其特征在于，包括：六只工频二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，六只开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6和三个电感LA、LB、LC；

2.根据权利要求1所述的三相整流拓扑电路，其特征在于，所述开关管为金属氧化层半导体场效晶体管或者带有二极管的绝缘栅双极型晶体管。