CN210041669U - 用于六相电源的选相整流装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于六相电源的选相整流装置，包括：六相整流单元及选相单元，六相整流单元接收六相交流电源提供的输入电压，六相整流单元包括六相整流桥，六相整流桥的每一桥臂均包括具有二极管的上桥臂及具有晶闸管的下桥臂；选相单元根据六相交流电源的一相的输出电压信号输出驱动信号控制相应的晶闸管触发导通进行选相，使得六相整流单元输出多个不同等级的直流电压以对应地驱动不同负载。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气变流技术领域，具体地说，尤其涉及一种用于六相电源的选相整流装置。
背景技术
就整流装置而言，按照整流装置可控与否可以分为全控型、不控型和相控型。
全控型是目前主要使用的整流方式，因为PWM整流能够控制电压平稳的输出、谐波含量和转矩脉动都较小，但这种整流方式控制复杂且成本较高。不控型经二极管进行交直转换，成本低且控制简单，但直流侧电压随着交流侧电压的变化而变化的变化而变化，当交流侧电压大幅度变化时，直流侧电压波动很大，需要一个DC-DC提高和调整输出的电压，这样成本、损耗都会随之增加。相控整流采用晶闸管，改变晶闸管触发角的大小，就可以控制输出的直流电压，仅需容量较小电容就能维持直流侧电压稳定，但是通过控制晶闸管触发角控制输出的电压会造成波形的严重畸变，对系统引入很大的谐波电流且功率因数很差。
另外六相电源运行可靠性高，可以实现大容量、低电压、小电流、谐波分量少、脉振转矩小。与传统的三相电源相比，六相电源还具有可以输出更多空间电压矢量的特点，扩大了电压选择范围。
因此急需一种克服上述缺陷的六相电源的选相整流装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于六相电源的选相整流装置，其中，包括：
六相整流单元，接收六相交流电源提供的输入电压，所述六相整流单元包括六相整流桥，所述六相整流桥的每一桥臂均包括具有二极管的上桥臂及具有晶闸管的下桥臂；
选相单元，根据所述六相交流电源的一相的输出电压信号输出驱动信号控制相应地所述晶闸管触发导通进行选相，使得所述六相整流单元输出多个不同等级的直流电压以对应地驱动不同负载。
上述的选相整流装置，其中，所述六相整流桥为混合六相整流桥。
上述的选相整流装置，其中，所述六相整流单元还包括稳压电容，所述稳压电容并联连接于所述六相整流桥的直流侧。
上述的选相整流装置，其中，所述选相单元包括：
过零检测模块，采集并处理所述输出电压信号后输出第一信号；
驱动信号产生模块，根据所述第一信号输出所述驱动信号。
上述的选相整流装置，其中，所述过零检测模块包括：
传感器，采集所述输出电压信号；
比较器，处理所述输出电压信号后输出所述第一信号。
上述的选相整流装置，其中，所述驱动信号产生模块包括：
单片机，接收所述第一信号后，所述单片机判断并确定所述第一信号的等级，所述单片机根据所述第一信号的等级输出所述驱动信号；
驱动电路板，电性连接于六个所述晶闸管的控制级，所述驱动电路板根据所述驱动信号控制相应地所述晶闸管触发导通。
上述的选相整流装置，其中，所述六相交流电源为六相移60°交流电源或为六相移30°交流电源电源。
上述的选相整流装置，其中，所述输出电压信号为正弦波信号。
上述的选相整流装置，其中，所述第一信号为方波信号。
上述的选相整流装置，其中，所述单片机内预先存储有用于判断所述第一信号的等级的多个信号区间，所述多个信号区间对应不同的驱动信号。
本实用新型针对于现有技术其功效在于：本实用新型利用晶闸管可控和六相交流电源具有多个空间电压矢量的特点，通过选择空间电压矢量差不同的两相触发导通实现直流侧输出多个不同的电压等级，另本实用新型尤其适用于六相双Y移60°和30°电机恒转速直流侧多电压等级输出和变转速直流侧恒压输出的场合。
附图说明
图1是本实用新型选相整流装置的结构示意图；
图2为六相移60°交流电源输出的六相电压波形；
图3为六相移60°交流电源对应驱动模式一晶闸管触发示意图；
图4为六相移60°交流电源对应驱动模式二晶闸管触发示意图；
图5为六相移60°交流电源对应驱动模式三晶闸管触发示意图；
图6为六相移60°交流电源对应驱动模式四晶闸管触发示意图；
图7为六相移30°交流电源对应驱动模式一晶闸管触发示意图；
图8为六相移30°交流电源对应驱动模式二晶闸管触发示意图；
图9为六相移30°交流电源对应驱动模式三晶闸管触发示意图。
其中，附图标记：
六相交流电源S
六相整流单元11
桥臂Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6
二极管VD1、VD2、VD3、VD4、VD5、VD6
晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6
选相单元12
过零检测模块121
驱动信号产生模块122
传感器1211
比较器1212
单片机1221
驱动电路板1222
稳压电容C
具体实施方式
兹有关本实用新型的详细内容及技术说明，现以一较佳实施例来作进一步说明，但不应被解释为对本实用新型实施的限制。
请参照图1，图1是本实用新型选相整流装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型的选相整流装置包括：六相整流单元11及选相单元12；六相整流单元11接收六相交流电源S提供的输入电压，六相整流单元11包括六相整流桥，六相整流桥的每一桥臂Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6分别包括具有二极管VD1、VD2、VD3、VD4、VD5、VD6的上桥臂及具有晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的下桥臂，六相交流电源S的A相、B相、C相、D相、E相、F相对应地电性连接于桥臂Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6；选相单元12根据六相交流电源S的一相的输出电压信号输出驱动信号控制相应地晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6触发导通进行选相，使得六相整流单元11输出多个不同等级的直流电压以对应地驱动不同负载。在本实施例中，六相交流电源S为六相移60°交流电源或为六相移30°交流电源电源，但本实用新型并不以此为限。
值得注意的是，本实用新型在实施选相整流时，并不对二极管VD1、VD2、VD3、VD4、VD5、VD6施加任何控制，即各二极管在相邻两相的自然换相点处换相导通即可。
其中，在本实施例中，六相整流桥为混合六相整流桥，但本实用新型并不以此为限。
进一步地，六相整流单元11还包括稳压电容C，稳压电容C并联连接于六相整流桥的直流侧。
又进一步地，选相单元12包括：过零检测模块121及驱动信号产生模块122；过零检测模块121采集并处理输出电压信号后输出第一信号；驱动信号产生模块122根据第一信号输出驱动信号，其中在本实施例中输出电压信号为正弦波信号，但本实用新型并不以此为限。
其中，过零检测模块121包括：传感器1211及比较器1212，传感器1211采集输出电压信号；比较器1212处理输出电压信号后输出第一信号，其中在本实施例中输出电压信号为方波信号，但本实用新型并不以此为限。
过零检测模块122包括：单片机1221及驱动电路板1222，单片机1221接收第一信号后，单片机1221判断并确定第一信号的等级，单片机1221根据第一信号的等级输出驱动信号；驱动电路板1222电性连接于晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的控制级，驱动电路板1222根据驱动信号控制相应地晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6触发导通。具体地说，单片机1221内预先存储有用于判断第一信号的等级的多个信号区间，多个信号区间对应不同的驱动信号，当判断第一信号的等级处于某一信号区间时，则单片机输出对应于该信号区间的驱动信号以控制相应地晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6触发导通。
以下结合图1-图6具体说明本实用新型选相整流装置的工作过程，图2为六相移60°交流电源输出的六相电压波形；图3为六相移60°交流电源对应驱动模式一将晶管触发示意图；图4为六相移60°交流电源对应驱动模式二晶闸管触发示意图；图5为六相移60°交流电源对应驱动模式三晶闸管触发示意图；图6为六相移60°交流电源对应驱动模式四晶闸管触发示意图，各晶闸管均在上升沿触发导通。其中，说明中以六相移60°交流电源为例，输出的六相电压波形如图2所示。六相移60°交流电源产生的六相电压严格对称，相与相之间相移60°，故只检测A相的过零点，以A相为基准，其它相的触发在此基础上作相应的延时。但本实用新型并不以此为限，在其他实施例中还可检测其他相的过零点。图2中A相输出电压信号ua，B相输出电压信号ub，C相输出电压信号uc，D相输出电压信号ud，E相输出电压信号ue，F相输出电压信号uf。
需要说明的是，在本实施例中以传感器1211为霍尔传感器为较佳的实施方式，但本实用新型并不对传感器的类型进行限制。传感器1211，采集交流电源产生的A相输出电压信号，A相输出电压信号ua是强电信号，经霍尔传感器转化为弱电信号。霍尔传感器输出的A相输出电压信号ua作为比较器1212的输入，经过比较器1212后A相输出电压信号ua转变为第一信号输出，A相输出电压信号ua为正弦波信号，而第一信号为方波信号，即由正弦波变信号为方波信号，在过零点处转变为上升沿或下降沿，通过检测的上升沿作为触发的零点。
单片机1221判断并确定第一信号的等级，单片机1221根据第一信号的等级输出驱动信号；驱动电路板1222电性连接于晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的控制级，驱动电路板1222根据驱动信号控制相应地晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6触发导通。以下以四个驱动模式进行具体说明，但本实用新型并不对此进行限制。本实施例中，单片机1221预设有四个信号区间，当判断第一信号的等级处于四个信号区间中的一个时，单片机输出对应该信号区间的驱动信号，对晶闸管进行触发导通控制，如第一信号的等级处于第一区间时，单片机输出驱动信号对晶闸管按照驱动模式一进行触发导通控制，第一信号的等级处于第二区间时，单片机输出驱动信号对晶闸管按照驱动模式二进行触发导通控制；第一信号的等级处于第三区间时，单片机输出驱动信号对晶闸管按照驱动模式三进行触发导通控制；第一信号的等级处于第四区间时，单片机输出驱动信号对晶闸管按照驱动模式四进行触发导通控制，具体驱动模式如下：
驱动模式一：根据驱动信号控制各个晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6也在自然换相点处换相触发导通，此时直流侧输出电压等级最高。
驱动模式二：根据驱动信号控制周期T内分别导通VD6与VT2、VD6与VT4、VD1与VT3、VD1与VT5、VD2与VT4、VD2与VT6、VD3与VT5、VD3与VT1、VD4与VT6、VD4与VT2、VD5与VT1、VD5与VT3，各二极管每次导通1/6T，各晶闸管每个周期T内触发导通两次，每次触发导通1/12T，此时直流侧输出电压等级低于模式一。
驱动模式三：根据驱动信号控制周期T内分别导通VD6与VT4、VD6与VT2、VD1与VT5、VD1与VT3、VD2与VT6、VD2与VT4、VD3与VT1、VD3与VT5、VD4与VT2、VD4与VT6、VD5与VT3、VD5与VT1，各二极管每次导通1/6T，各晶闸管每个周期T内触发导通两次，每次触发导通1/12T，此时直流侧输出电压等级低于模式二。
驱动模式四：根据驱动信号控制周期T内分别导通VD6和VT1、VD6和VT5、VD1和VT2、VD1和VT6、VD2和VT3、VD2和VT1、VD3和VT4、VD3和VT2、VD4和VT5、VD4和VT3、VD5和VT6、VD5和VT4，各二极管每次导通1/6T，各晶闸管每个周期T内触发导通两次，每次触发导通1/12T，此时直流侧输出电压等级最低。
具体地说，以A相举例，交流电源的A相输出电压为Va，直流侧的输出电压为V1，V1＝n×Va，n为比例系数，其中在本实施例中，通过以电压幅值获得，对应上述驱动模式一至四分别的比例系数为2、1.76、1.53、0.93(该比值为理论值，实际可能有谐波、损耗等因素影响，比值可能有一定偏差)，因此根据交流电源的A相输出电压即可获得直流侧输出电压等级。
其中，在本实施例中，周期T为A相输出电压信号的周期。
请参照图7-图9，图7为六相移30°交流电源对应驱动模式一晶闸管触发示意图；图8为六相移30°交流电源对应驱动模式二晶闸管触发示意图；图9为六相移30°交流电源对应驱动模式三晶闸管触发示意图。当六相交流电源为六相移30°交流电源时其选相整流装置的结构与图1的结构完全相同，因此在此就不再赘述了，以下再举实施例，具体说明当六相交流电源为六相移30°交流电源时的驱动模式如下：
驱动模式一：根据驱动信号控制各个晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6也在自然换相点处换相触发导通，此时直流侧输出电压等级最高。具体为为：T周期内分别导通VD1与VT4、VD2与VT5、VD3与VT6、VD4与VT1、VD5与VT2、VD6与VT3，上桥臂各个二极管每次导通1/6T，下桥臂各个晶闸管每个周期内触发导通一次，每次导通1/6T。
驱动模式二：根据驱动信号控制周期T内分别导通VD1与VT3、VD2与VT6、VD3与VT5、VD4与VT2、VD5与VT1、VD6与VT4，上桥臂各个二极管每次导通1/6T，下桥臂各个晶闸管每个周期内触发导通一次，每次导通1/6T。
驱动模式三：根据驱动信号控制周期T内分别导通VD1与VT5、VD2与VT4、VD3与VT1、VD4与VT6、VD5与VT3、VD6与VT2，上桥臂各个二极管每次导通1/6T，下桥臂各个晶闸管每个周期内触发导通一次，每次导通1/6T。
本实用新型利用晶闸管可控和六相交流电源具有多个空间电压矢量的特点，通过选择空间电压矢量差不同的两相触发导通实现直流侧输出多个不同的电压等级，另本实用新型尤其适用于六相双Y移60°和30°电机恒转速直流侧多电压等级输出和变转速直流侧恒压输出的场合。
上述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于六相电源的选相整流装置，其特征在于，包括：
六相整流单元，接收六相交流电源提供的输入电压，所述六相整流单元包括六相整流桥，所述六相整流桥的每一桥臂均包括具有二极管的上桥臂及具有晶闸管的下桥臂；
选相单元，根据所述六相交流电源的一相的输出电压信号输出驱动信号控制相应地所述晶闸管触发导通进行选相，使得所述六相整流单元输出多个不同等级的直流电压以对应地驱动不同负载。
2.如权利要求1所述的选相整流装置，其特征在于，所述六相整流桥为混合六相整流桥。
3.如权利要求1所述的选相整流装置，其特征在于，所述六相整流单元还包括稳压电容，所述稳压电容并联连接于所述六相整流桥的直流侧。
4.如权利要求1所述的选相整流装置，其特征在于，所述选相单元包括：
过零检测模块，采集并处理所述输出电压信号后输出第一信号；
驱动信号产生模块，根据所述第一信号输出所述驱动信号。
5.如权利要求4所述的选相整流装置，其特征在于，所述过零检测模块包括：
传感器，采集所述输出电压信号；
比较器，处理所述输出电压信号后输出所述第一信号。
6.如权利要求4所述的选相整流装置，其特征在于，所述驱动信号产生模块包括：
单片机，接收所述第一信号后，所述单片机判断并确定所述第一信号的等级，所述单片机根据所述第一信号的等级输出所述驱动信号；
驱动电路板，电性连接于六个所述晶闸管的控制级，所述驱动电路板根据所述驱动信号控制相应地所述晶闸管触发导通。
7.如权利要求1所述的选相整流装置，其特征在于，所述六相交流电源为六相移60°交流电源或为六相移30°交流电源。
8.如权利要求4所述的选相整流装置，其特征在于，所述输出电压信号为正弦波信号。
9.如权利要求4所述的选相整流装置，其特征在于，所述第一信号为方波信号。
10.如权利要求6所述的选相整流装置，其特征在于，所述单片机内预先存储有用于判断所述第一信号的等级的多个信号区间，所述多个信号区间对应不同的驱动信号。
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