CN204794746U - 一种三相有源同步整流电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种三相整流电路，所述三相整流电路由整流主回路与同步触发回路两部分组成，整流主回路中由6个同型号的功率MOSFET管Q1～Q6作为整流器件，MOSFET管Q1～Q3的源级连接正相输出，MOSFET管Q4～Q6的源级连接负相输出，MOSFET管Q1～Q3为共阴极组，MOSFET管Q4～Q6为共阳极组；同步触发回路通过光耦器件功率MOSFET管Q1～Q6的栅极。本实用新型的好处是：三相同步整流是运用通态电阻很低的功率MOSFET器件来替代常用的整流二极管，从降低器件的导通压降来提高整个镇流器的工作效率，特别是在低电压大电流的场合中，其节能效果更为显著。

Description

一种三相有源同步整流电路
技术领域
本实用新型涉及电力电子领域，尤其涉及一种三相有源同步整流电路。
背景技术
目前，随着国家的节能减排政策越来越深入，作为大耗电的设备，电机采用变频器调速的比例也越来越高。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。简单地说，变频器首先把交流电源的电能转换为直流电，再把直流电变化为频率可变的交流电来驱动负载，如：通过改变电机输入电压的频率来改变电机转速。但是，传统的通用变频器，其整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变换为直流电，实现整流。但是整流二极管的导通压降大，从而整个整流器的工作能耗很高、效率很低。
三相同步整流是运用通态电阻很低的功率MOSFET器件来替代常用的整流二极管，从降低器件的导通压降来提高整个镇流器的工作效率，特别是在低电压大电流的场合中，其节能效果更为显著。
MOSFET管器件代整流二极管进行整流的成败关键在于用以MOSFET管器件的触发信号能否与三相输入电压同步，因此，同步信号的提取与处理是否得当将影响到整个整流回路运行可靠性。
三相同步整流电路所采用的同步触发线路点有简单可靠地特点，可确保三相整流电路的可靠运行。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提出一种三相有源同步整流电路，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
三相整流电路由整流主回路与同步触发回路两部分组成，整流主回路中，三相桥式回路由6个同型号的功率MOSFET管Q1～Q6作为整流器件，MOSFET管Q1～Q3的漏级连接正相输出，MOSFET管Q4～Q6的源级连接负相输出，MOSFET管Q1～Q3为共阴极组，MOSFET管Q4～Q6为共阳极组；同步触发回路通过光耦器件连接功率MOSFET管Q1～Q6的栅极。同步触发信号取自于三相变压器二次输出的三相整流桥，三相整流桥由二极管D11～D16组成。
优选的，共阳极组的同步触发回路为：220V的交流电经变压器T1A接桥式整流D，桥式整流D接三端稳压器件U，三端稳压器件U分别接光耦V4、V5和V6二次的漏极；V4、V5和V6的一次二极管的负极分别与二极管D14～D15相连；V4、V5和V6二次的源级分别与共阴极组MOSFET管Q4～Q6的栅极相连。
优选的，共阴极组的同步触发回路为：220V的交流电经变压器T1AB经变压后分别与单元1、单元2和单元3相连，单元1、单元2和单元3中光耦V的一次二极管的负极分别与二极管D11～D13相连；单元1、单元2和单元3中的光耦V的二次的源级分别与共阳极组MOSFET管Q1～Q3的栅极相连。
进一步优选的，所述单元1、单元2和单元3为相同的结构，包括桥式整流D2、三端稳压电源U2以及光耦V2；桥式整流D2输出分别接三端稳压器件U2的输入Vin和GND，三端稳压电源U2的输出接光耦V2二次的漏极。
进一步优选的，三端稳压器件U2和三端稳压器件U的输出为12V。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
由于同步信号来自于整流桥的输入端与整流桥完全同步，并利用与主回路相同的整流方法，通过光耦与触发信号进行隔离控制，为此只要触发信号的相序与主电路所接的MOSFET管相序一致，便可保证三相同步整理桥的可靠运行。
三相同步整流电路所采用的同步触发线路点简单可靠，可确保三相整流电路的可靠运行。
三相同步整流是运用通态电阻很低的功率MOSFET器件来替代常用的整流二极管，从降低器件的导通压降来提高整个镇流器的工作效率，特别是在低电压大电流的场合中，其节能效果更为显著。
附图说明
图1为本实用新型三相整流工作框图。
图2为本实用新型三相整流主回路图。
图3为本实用新型三相整流同步触发总电路图。
图4为本实用新型三相整流同步触发共阴极触发电路子单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的介绍和说明。
参见图1本实用新型三相整流工作框图。由图1可知，三相电流输入给三相变压器后输入给三相同步整流桥。同时，整流输入的同步信号输入给信号处理模块，同步信号经信号处理模块处理后通过信号隔离模块给三相同步整流桥发送触发信号，控制三相同步整流桥的工作状态。另外，还需要辅助电流模块给信号隔离模块提供必要的工作电流。
本实用新型的三相整流电路主要由整流主回路与同步触发回路两部分组成，整流主回路由三相同步整流桥通过三相变压器与电网连接，电网的三相交流电经变压器变换成与输出直流相对应三相交流电压作为三相整流桥的输入电压，在三相桥式回路中，由6个同型号的功率MOSFET管作为整流器件，它们分别代替了整流回路中原有的6个整流二极管，由于MOSFET管的导通电阻只有几毫欧，通电压降远小于整流二极管，特别是在低电压大电流的状态下，其节能效果也就更为显著。
参见图2本实用新型三相整流主回路图。由图2可知，整流回路中包含有6个功率MOSFET管分别为Q1～Q6。变压器的输入分别为A1、B1和C1。变压器的输出A2与功率MOSFET管Q1源极和Q4的漏极相连、变压器的输出B2与功率MOSFET管Q2源极和Q5的漏极相连、变压器的输出C2与功率MOSFET管Q3源极和Q6的漏极相连。MOSFET管Q1～Q3的源级连接正相输出，MOSFET管Q4～Q6的漏级连接负相输出。MOSFET管Q1～Q3为共阴极组，MOSFET管Q4～Q6为共阳极组。
由三相整流工作原理可知，在一个周期中每个MOSFET管的导通角应小于等于120°，而且每隔60°进行换相一次，并且无论何时在每个共阴极组或共阳极组中只能有一个管子导通，若在同一组中出现两个或两个以上管子导通，将会导致相间短路等严重故障，使整流回路无法工作，主要确保整流回路能够正常工作，重要因素取决于同步触发信号的稳定可靠。
参见图3本实用新型三相整流同步触发总电路图。由图3可知，整流桥同步触发信号取自于三相变压器二次输出三相整流桥(即二极管D11～D16)。将提取的三相同步信号在控制回路中进行三相全桥整流由整流桥各相二极管(二极管D11～D16)直接驱动光耦的输入端。即二极管D11～D13分别驱动单元1、单元2和单元3中的光耦。二极管D14～D16分别驱动光耦V4、V5和V6。这里的单元1、单元2和单元3为三相整流同步触发共阴极触发电路子单元，具体结构如图4所示。
220V的交流电经变压器T1A接桥式整流D，桥式整流D接三端稳压器件U，三端稳压器件U分别接光耦V4、V5和V6二次的漏极。V4、V5和V6的一次分别与二极管D14～D16相连。V4、V5和V6二次的源级分别与共阳极组MOSFET管Q4～Q6的栅极相连。从而V4、V5和V6的二次控制MOSFET管Q4～Q6的状态。
220V的交流电经变压器T1AB经变压后分别与单元1、单元2和单元3相连，单元1、单元2和单元3中光耦V的一次分别与二极管D11～D13相连。单元1、单元2和单元3中的光耦V的二次的源级分别与共阴极组MOSFET管Q1～Q3的栅极相连。从而单元1、单元2和单元3中的光耦V的二次控制MOSFET管Q1～Q3的状态。
为此在控制回路的三相全桥电路中，每一时刻，在共阴极组中只有电压最高的一相二极管导通(即二极管D11～D13只有一个导通)，这一相所串接的光耦的一次流有电流，光耦的二次即输出电压触发主电路中相对应的共阴极MOSFET管导通(即对应的MOSFET管Q1～Q3中的一个导通)。在共阳极组中也只有最低一相的二极管导通(即二极管D14～D16只有一个导通)，此相二极管所串接的光耦一次有电流，光耦二次输出电压触发主电路中相对应的共阳极MOSFET导通(即对应的MOSFET管Q4～Q6中的一个导通)。当导通角达到120°时，另一相为最高电压的二极管导通，去触发主电路中与之相对应的MOSFET管，而原先导通的二极管所在相电压已回落，不是最高或最低电压，二极管应受反向电压而截止，其所驱动的触发电压为零，因此其所对应的MOSFET管关闭。
需要说明的是，整流主回路的380V输入与触发电路的220V输入由电网提供。
参见图4本实用新型三相整流同步触发共阴极触发电路子单元。由图4可知，子单元包括桥式整流D2、三端稳压电源U2以及光耦V2。桥式整流D2输出分别接三端稳压器件U2的输入Vin和GND，三端稳压电源U2的输出接光耦V2二次的漏极。
具体实施例：假设当导通角达到0°时，二极管D11和D15导通，二极管D11驱动单元1中的光耦V1的一次流有电流，从而光耦V1的二次输出电压触发主电路中相对应的共阴极MOSFET管导通Q1导通。二极管D15驱动光耦V5的一次流有电流，从而光耦V5的二次输出电压触发主电路中相对应的共阳极MOSFET管导通Q5导通。
每隔60°进行换相一次。即当导通角达到60°时，二极管D16导通。二极管D16驱动光耦V6的一次流有电流，从而光耦V6的二次输出电压触发主电路中相对应的共阳极MOSFET管导通Q6导通。
当导通角达到120°时，二极管D12导通，二极管D12驱动单元2中的光耦V2的一次流有电流，从而光耦V2的二次输出电压触发主电路中相对应的共阴极MOSFET管导通Q2导通。
本实用新型的好处是：
由于同步信号来自于整流桥的输入端与整流桥完全同步，并利用与主回路相同的整流方法，通过光耦与触发信号进行隔离控制，为此只要触发信号的相序与主电路所接的MOSFET管相序一致，便可保证三相同步整理桥的可靠运行。
三相同步整流电路所采用的同步触发线路点简单可靠，可确保三相整流电路的可靠运行。
三相同步整流是运用通态电阻很低的功率MOSFET器件来替代常用的整流二极管，从降低器件的导通压降来提高整个镇流器的工作效率，特别是在低电压大电流的场合中，其节能效果更为显著。

Claims (6)

1.一种三相整流电路，其特征在于：所述三相整流电路由整流主回路与同步触发回路两部分组成，整流主回路中三相桥式回路由6个同型号的功率MOSFET管Q1～Q6作为整流器件，MOSFET管Q1～Q3的漏级连接正相输出，MOSFET管Q4～Q6的源级连接负相输出，MOSFET管Q1～Q3为共阴极组，MOSFET管Q4～Q6为共阳极组；同步触发回路通过光耦器件连接功率MOSFET管Q1～Q6的栅极；同步触发信号取自于三相整流桥，三相整流桥由二极管D11～D16组成。
2.如权利要求1三相整流电路，其特征在于：共阳极组的同步触发回路为：220V的交流电经变压器T1A接桥式整流D，桥式整流D接三端稳压器件U，三端稳压器件U的输出分别接光耦V4、V5和V6的二次漏极，三端稳压器件U的地接负相输出；V4、V5和V6的一次二极管的负极分别与二极管D14～D16相连；光耦V4、V5和V6二次源极分别与共阳极组MOSFET管Q4～Q6的栅极相连。
3.如权利要求2三相整流电路，其特征在于：所述三端稳压器件U的输出为12V。
4.如权利要求1三相整流电路，其特征在于：共阴极组的同步触发回路为：220V的交流电经变压器T1AB经变压后分别与单元1、单元2和单元3相连，单元1、单元2和单元3中光耦V的一次二极管的负极分别与二极管D11～D13相连；单元1、单元2和单元3中的光耦V的二次源极分别与共阴极组MOSFET管Q1～Q3的栅极相连。
5.如权利要求4三相整流电路，其特征在于：所述单元1、单元2和单元3为相同的结构，包括桥式整流D2、三端稳压电源U2以及光耦V2；桥式整流D2输出分别接三端稳压器件U2的输入Vin和GND，三端稳压电源U2的输出接光耦V2二次的漏极。
6.如权利要求5三相整流电路，其特征在于：所述三端稳压器件U2的输出为12V。
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