CN204304820U - 一种三相交直流变换器 - Google Patents

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李向锋
王孝红
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Abstract

本实用新型涉及一种三相交直流变换器，由三组三相三线整流功率因数校正电路和一个控制驱动模块组成，所述三相三线整流功率因数校正电路包括六个二极管、升压电感(LA、LB、LC)、电容C1、电容C2和开关管Q1-Q6组成，三相线经过升压电感(LA、LB、LC)后接入三相整流桥，电容C1、电容C2串联均压，在电感后分别连接由两个开关管对接组成的双向开关，三个双向开关并入到电容C1、电容C2的中点上，所述控制驱动模块的输入端连接三组三相三线整流功率因数校正电路的输入端和输出端，所述控制驱动模块的输出端连接开关管Q1-Q2、开关管Q3-Q4和开关管Q5-Q6。采用交错并联技术、变频技术和数字控制技术，减小输出纹波电压和电磁干扰，控制灵活可靠，实现功率因数补偿。

Description

一种三相交直流变换器
技术领域
本实用新型涉及一种开关电源，特别涉及一种三相交直流变换器。
背景技术
随着半导体器件的发展和节能环保理念的深入，越来越多的电子设备的电源变换器采用了开关电源。传统的AC/DC开关电源在输入侧采用了整流滤波的方式，这种方式可以获得高压直流电源，但是产生了许多的电流谐波、系统的抗干扰性不高，控制也比较复杂。随着世界各国电网以及用电设备对谐波要求的日益严苛，研究高功率因数的，运用数字控制技术的高可靠性三相交直流变换器显得很重要。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种三相交直流变换器，提高开关电源的输入电流的导通角，减小电流谐波，减少对电网污染，减小电磁干扰，提高发电机的功率利用率。
本实用新型采用的主要技术方案是：一种三相交直流变换器，该变换器由三组三相三线整流功率因数校正电路和一个控制驱动模块组成，其特征在于：所述三相三线整流功率因数校正电路包括六个二极管、升压电感LA、升压电感LB、升压电感LC、电容C1、电容C2和开关管Q1-Q6组成，三相线经过升压电感LA、升压电感LB、升压电感LC后接入三相整流桥，电容C1、电容C2串联均压，在电感后分别连接由两个开关管对接组成的双向开关，三个双向开关并入到电容C1、电容C2的中点上，所述一个控制驱动模块的信号输入端分别连接三组三相三线整流功率因数校正电路的输入端和输出端，所述一个控制驱动模块的信号输出端分别连接开关管Q1-Q2、开关管Q3-Q4和开关管Q5-Q6。
所述三组三相三线整流功率因数校正电路输入输出并联，对应的开关管驱动信号在相位上交错120°。
本实用新型还采用如下附属技术方案：
所述开关管Q1-Q2、开关管Q3-Q4和开关管Q5-Q6一一对应组成双向开关SA、双向开关SB、双向开关SC，开关合上时对应相上的电流幅值增大，开关断开时对应桥臂上的二极管导通，电流为正，上臂二极管通；电流为负，下臂二极管通，在输出电压的作用下升压电感LA、升压电感LB和升压电感LC上的电 流减小，实现对输入电流的控制。
采用本实用新型带来的有益效果是：提高了开关电源输入电流的导通角，从而提高了功率因数，减小了电流谐波，减少了对电网的污染，提高了发电机功率的利用率。
附图说明
以下结合附图作进一步说明：
图1是本控制器的拓扑电路图。
图2是本控制器控制分区图。
图3是等效电路图。
图4是SB、SC断开状态时单个区间等效电路图。
图5是SB、SC闭合状态时单个区间等效电路图。
图6是SB断开SC闭合状态时单个区间等效电路图。
图7是SB闭合SC断开状态时单个区间等效电路图。
图8是控制模块控制框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的具体实施方式是：构建一种适合大功率场合使用的交错并联的三相三线整流功率因数校正电路。每组电路由六个二极管、升压电感LA、升压电感LB和升压电感LC、电容C1、电容C2和开关管Q1-Q6组成，开关管Q1-Q2、开关管Q3-Q4和开关管Q5-Q6一一对应组成双向开关SA、双向开关SB、双向开关SC，通过控制这三个双向开关可分别控制对应相上的电流，开关合上时对应相上的电流幅值增大，开关断开时对应桥臂上的二极管导通(电流为正，上臂二极管通；电流为负，下臂二极管通)在输出电压的作用下升压电感LA、升压电感LB和升压电感LC上的电流减小，从而实现对输入电流的控制。三组三相三线整流功率因数校正电路输入输出并联，对应的开关管驱动信号在相位上交错120°。
控制驱动模块选用了TI公司的TMS320F28335嵌入式控制芯片，采用同时采样模式分别采样三相线电压、三相线电流和输出电压，经过AD变换成数字量。如图2所示，通过对三相线电压过零点的识别可以将电压正弦周期分成六个区间，每个区间均有一相电压与其它两相电压极性相反。每过一个区间，就改变 一次开关状态：一相对应的开关闭合，另外两个开关被高频控制，此时电路可等效成两个升压BOOST电路串联。例如当检测到A相电压过零后，驱动开关管Q1、开关管Q2闭合导通，等效电路如图3，此时SB、SC断开或闭合会产生四种电路开关状态。如图4所示，当开关SB、SC断开时，电源通过二极管对电容充电，升压电感LB、升压电感LC上的电流减小；如图5所示，当开关SB、SC闭合导通时，升压电感LB、升压电感LC上的电流增加；如图6所示，当开关SB断开，SC闭合导通时，升压电感LB上的电流减小，升压电感LC上的电流增加；如图7所示，当开关SB闭合导通，SC断开时，升压电感LB上的电流增加，升压电感LC上的电流增加。采用单相升压BOOST的平均电流控制法使这两相电流跟电压变化，在三相电路中，三相电流的矢量和为零，则可保证另外一相电流也能跟随电压的变化，达到提高功率因数的目的。这种控制方式保证了任意时刻有两个开关管不需要高频开关，提高工作效率。
如图8所示为平均电流控制框图，以第一组三相三线整流功率因数校正电路为例。输出电压Uon和给定电压U’on经过误差放大器得到Uen再经过数字PI控制器中得到变换器的输入电导期待值gen，该值分别与输入线电压相乘得到输入线电流期待值后再与采样的电感电流做差后进行PI控制得到的信号与锯齿波信号比较产生一组(Q1-Q6)开关管的驱动信号。Q11-Q61、Q12-Q62的驱动信号的产生方式与以上相同。
本实用新型采用定时器产生虚拟的相位差为120°的锯齿波分别作为三组三相三线整流功率因数校正电路的调制信号进行脉冲宽度调制(PWM)产生每组对应的MOSFET的驱动信号以实现交错并联。该调制信号在电压正弦波信号的0°-20°，160°-200°，以及340°-360°区间采用1/2-3/4倍正常频率。运用这种变频控制的方法，经过实测，EMI可降低6-10dB。
本实用新型不局限于以上实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种三相交直流变换器，该变换器由三组三相三线整流功率因数校正电路和一个控制驱动模块组成，其特征在于：所述三相三线整流功率因数校正电路包括六个二极管、升压电感LA、升压电感LB、升压电感LC、电容C1、电容C2和开关管Q1-Q6组成，三相线经过升压电感LA、升压电感LB、升压电感LC后接入三相整流桥，电容C1、电容C2串联均压，在电感后分别连接由两个开关管对接组成的双向开关，三个双向开关并入到电容C1、电容C2的中点上，所述一个控制驱动模块的信号输入端分别连接三组三相三线整流功率因数校正电路的输入端和输出端，所述一个控制驱动模块的信号输出端分别连接开关管Q1-Q2、开关管Q3-Q4和开关管Q5-Q6。
2.如权利要求1所述的一种三相交直流变换器，其特征在于：所述三组三相三线整流功率因数校正电路输入输出并联，对应的开关管驱动信号在相位上交错120°。
3.如权利要求1所述的一种三相交直流变换器，其特征在于：所述开关管Q1-Q2、开关管Q3-Q4和开关管Q5-Q6一一对应组成双向开关SA、双向开关SB、双向开关SC，开关合上时对应相上的电流幅值增大，开关断开时对应桥臂上的二极管导通，电流为正，上臂二极管通；电流为负，下臂二极管通，在输出电压的作用下升压电感LA、升压电感LB和升压电感LC上的电流减小，实现对输入电流的控制。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106452119A (zh) * 2016-10-19 2017-02-22 南京博兰得电子科技有限公司 多路交错并联的电源变换器及其控制方法

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