CN211656021U - 一种整流桥高效动态均流控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种整流桥高效动态均流控制系统，包括三相电网1、三相AC/DC整流电路2、DC/DC电路3、与A三相C/DC整流电路2和DC/DC电路3相连接的控制器10，其中三相AC/DC整流电路2的输出中点和DC/DC电路3的输入中间点相连接，将均流控制环节叠加到前级三相AC/DC整流电路2控制上实现均流控制，即通过调节三相AC/DC整流电路2输出正负电压不相等进而实现均流，该动态均流控制系统控制结构简单、成本低廉、动态性能好、均流控制效果好、可扩展性好，且能够实时报警、远程监控。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种整流桥高效动态均流控制系统。
背景技术
三相AC输入功率变换器中，由于输入需要PFC环节，导致输出电压通常为800V左右，因此后级DC/DC变换器经常采用分裂电容的方式，将800V分裂为两个400V，采用两个独立400V输入DC/DC变换器的原边串联输出并联使用。这样可以采用600V功率开关管，降低成本。这样的系统结构可以分成如图1(a)、1(b)两种，区别仅仅在于后级DC/DC输入连接中间点M是否和前级AC/DC输出电压中点连接。
由于400V电压由两个电容从800V分压得到，因此存在由于电容容量、性能差异导致电压不均的问题，进而导致后级两个变换器处理功率不同。同时即使电容可以很好地匹配，由于后级两个DC/DC变换器存在性能、功率开关器件、磁性元件参数等方面的差异，都会导致两个DC/DC变换器不均流，因此需要增加均流控制环节。
通常会在后级DC/DC电路中增加各种均流控制电路，通过控制参数调整，保证后级两个串联变换器均流。例如，PWM变换器中，通过增加额外均流环控制，使得最后两个控制的占空比不同，进而实现电流均分，实现均流。
还有一种是无源法均流，输入电压直接通过电容分压，输入功率大的电容分压低，功率自动降低。与之对应的有源均流，增加一对开关，通过控制电容中点电压偏移，实现均流。
但上述传统均流控制方案普遍存在控制方案复杂、成本高的缺点，并且在扩展性方面也具有一定的局限性。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种控制结构简单、成本低廉、动态性能好、扩展性好、均流控制效果好，且能够实时报警、远程监控的一种整流桥高效动态均流控制系统。
为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种整流桥高效动态均流控制系统，包括主电路和控制电路，其中主电路包括三相AC/DC整流电路2、DC/DC电路3以及电容C1-C3，所述DC/DC电路3由DC/DC1和DC/DC2组成，DC/DC1和DC/DC2的输入端串联，DC/DC1和DC/DC2的输出端并联，三相AC/DC整流电路2输入端连接三相电网1，三相AC/DC整流电路2的正输出端、中点、负输出端分别连接DC/DC电路3的正输入端、中间点、负输入端，电容C1、C2串联后的两端分别连接DC/DC电路3的正输入端、负输入端，电容C1、C2串联后的中间节点连接DC/DC电路3的中间点，DC/DC电路3的输出端连接负载4，电容C3并联在负载两端，所述三相AC/DC整流电路2采用输出端电压是两个单独可控电压的三电平电路；控制电路包括控制器10、电压电流采集电路以及驱动电路，控制器10通过第一驱动电路6连接三相AC/DC整流电路2的反馈控制端，控制器10通过第二驱动电路8连接DC/DC电路3的控制端，控制器10通过第二电压电流采集电路7采集三相AC/DC整流电路2的输出电压Vbus1和Vbus2以及DC/DC电路3的输入电流信号Iin1、Iin2，控制器10的输入端连接开关机键12实现本地开关机操作。
进一步的所述控制器10采用DSP控制器。
进一步的所述控制器10通过第三电压电流采集电路9采集DC/DC电路3的输出电压Vo以及DC/DC1输出电流Io1和DC/DC2输出电流Io2。
更进一步的，所述控制器10通过第一电压电流采集电路5采集三相电网1的供电电压和电流。
更进一步的，所述控制器10的输入端通过GPRS无线连接手机APP实现远程监控。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本实用新型与传统均流控制实现方式相比，本实用新型采用的均流控制方案从系统的角度着手，将三相AC/DC整流电路输出中点与DC/DC电路输入中间点相连接，将均流控制环节叠加到三相AC/DC整流电路的反馈控制上实现均流控制，即通过调节三相AC/DC整流电路输出正负电压不相等进而实现均流，实现性能良好的均流控制效果，同时控制结构简单、成本低廉。本实用新型具备本地及手机APP远程两种控制方式，可以通过手机APP远程监控系统的运行状态。另外本实用新型的均流控制系统实现方案不仅适用于前级是AC/DC变换器，同样也适用于同样电路输出结构(输出端电压是两个单独可控的电压，这类电路也通常被称作三电平电路)的DC/DC变换器，具有很好的扩展性。
附图说明
图1(a)、图1(b)是现有技术中AC/DC整流桥与DC/DC变换器电气连接结构示意图；
图2是本实用新型均流控制系统电气连接结构示意图；
图3是本实用新型均流控制系统电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图对实用新型做进一步详细描述：
本实用新型涉及一种整流桥高效动态均流控制系统，如图2所示，包括主电路和控制电路，其中主电路包括三相AC/DC整流电路2、DC/DC电路3以及电容C1-C3，所述DC/DC电路3由DC/DC1和DC/DC2组成，DC/DC1和DC/DC2的输入端串联，DC/DC1和DC/DC2的输出端并联，三相AC/DC整流电路2输入端连接三相电网1，三相AC/DC整流电路2的正输出端、中点、负输出端分别连接DC/DC电路3的正输入端、中间点、负输入端，电容C1、C2串联后的两端分别连接DC/DC电路3的正输入端、负输入端，电容C1、C2串联后的中间节点连接DC/DC电路3的中间点，DC/DC电路3的输出端连接负载4，电容C3并联在负载两端，所述三相AC/DC整流电路2采用输出端电压是两个单独可控电压的三电平电路；三相AC/DC整流电路2将三相电网输入的电压进行整流输出给DC/DC电路3，DC/DC电路3进行电压变换后输出给负载，电容C1、C2串联分压，电容C3为滤波电容。控制电路包括控制器10、电压电流采集电路以及驱动电路，控制器10通过第一驱动电路6连接三相AC/DC整流电路2的反馈控制端，控制器10通过第二驱动电路8连接DC/DC电路3的控制端，控制器10通过第二电压电流采集电路7采集三相AC/DC整流电路2的输出电压Vbus1和Vbus2以及DC/DC电路3的输入电流信号Iin1、Iin2，控制器10的输入端连接开关机键12实现本地开关机操作。
本实用新型的关键点在于三相AC/DC整流电路2输出侧的中点和DC/DC电路3输入侧的中间点相连接，将均流控制环节叠加到前级三相AC/DC整流电路2控制上实现均流控制，即通过调节三相AC/DC整流电路输出正负电压不相等进而实现均流，实现性能良好的均流控制效果。具体如下：
控制器10通过第二电压电流采集电路7将三相AC/DC整流电路2的输出电压Vbus1和Vbus2的反馈信号和各自输出设定值分别形成闭环控制，使输出分别稳定在正负400V。
同时控制器10通过第二电压电流采集电路7将DC/DC电路3输入电流信号Iin1,Iin2反馈至三相AC/DC整流电路2的控制电路。即控制器10将电流Iin1,Iin2反馈信号加权后分别叠加至相应电压反馈信号上，则三相AC/DC整流电路2的原输出电压反馈信号变为：Vbus1new＝Vbus1+λ1*Iin1和Vbus2new＝Vbus2+λ2*Iin2。控制器10将加权叠加后得到的Vbus1new和Vbus2new作为新的反馈变量参与三相AC/DC整流电路输出电压的闭环调节，进而实现电流大，功率大，反馈电压降低，功率降低的功能；或者实现电流小，功率小，反馈电压升高，功率增大的功能。控制器10经过短短数个反馈闭环控制周期即可通过调整上述三相AC/DC整流电路2输出电压Vbus1和Vbus2来实现均流控制的目的。简而言之，让输出电流大的输出电压调低，反之亦然，从而实现均流。
为了更好的实现均流，所述控制器10通过第三电压电流采集电路9采集DC/DC电路3的输出电压Vo以及DC/DC1输出电流Io1和DC/DC2输出电流Io2。
为了保证电路开机后正常工作，所述控制器10通过第一电压电流采集电路5采集三相电网1的供电电压和电流。上电开机时，控制器10首先对系统各个参数进行初始化，通过第一电压电流采集电路5判断三相电网1输入等是否正常，直到三相电网1输入等均正常后才允许开机工作。
本实用新型的具体电路采用如图3所示的电路，其中控制器10采用DSP控制器(例如：TI公司的TMS320LF240x)，所述三相AC/DC整流电路2包括由六个二极管构成的三相桥式整流电路以及由六个开关管组成的输出电压调节电路，输出电压调节电路与三相电网连接结构为三相星型连接，每一相中为两个开关管，两个开关管的输入或者输出连接在一起，控制端连接在一起，两个开关管的输入或者输出分别连接三相电网的一相以及星型的公共连接点。DSP控制器通过第一驱动电路输出驱动控制信号，分别控制三相中的开关管的状态，从而使三相AC/DC整流电路成为可控三电平电路。
所述DC/DC电路3包括两路相同的DC/DC电路，即DC/DC1、DC/DC2，每路DC/DC电路均包括四个开关管、二个电感、一个隔离变压器以及一个滤波电容。四个开关管进行桥接，四个开关管的控制端与DSP控制器连接，由DSP控制器通过第二驱动电路进行控制。
本申请中所述的驱动电路、电压电流采集电路均采用现有常规技术，属于现有技术的范畴，在此不再详述。
Claims (5)
1.一种整流桥高效动态均流控制系统，其特征在于：包括主电路和控制电路，其中主电路包括三相AC/DC整流电路(2)、DC/DC电路(3)以及电容C1-C3，所述DC/DC电路(3)由DC/DC1和DC/DC2组成，DC/DC1和DC/DC2的输入端串联，DC/DC1和DC/DC2的输出端并联，三相AC/DC整流电路(2)输入端连接三相电网(1)，三相AC/DC整流电路(2)的正输出端、中点、负输出端分别连接DC/DC电路(3)的正输入端、中间点、负输入端，电容C1、C2串联后的两端分别连接DC/DC电路(3)的正输入端、负输入端，电容C1、C2串联后的中间节点连接DC/DC电路(3)的中间点，DC/DC电路(3)的输出端连接负载(4)，电容C3并联在负载两端，所述三相AC/DC整流电路(2)采用输出端电压是两个单独可控电压的三电平电路；控制电路包括控制器(10)、电压电流采集电路以及驱动电路，控制器(10)通过第一驱动电路(6)连接三相AC/DC整流电路(2)的反馈控制端，控制器(10)通过第二驱动电路(8)连接DC/DC电路(3)的控制端，控制器(10)通过第二电压电流采集电路(7)采集三相AC/DC整流电路(2)的输出电压Vbus1和Vbus2以及DC/DC电路(3)的输入电流信号Iin1、Iin2，控制器(10)的输入端连接开关机键(12)实现本地开关机操作。
2.根据权利要求1所述的一种整流桥高效动态均流控制系统，其特征在于：所述控制器(10)采用DSP控制器。
3.根据权利要求2所述的一种整流桥高效动态均流控制系统，其特征在于：所述控制器(10)通过第三电压电流采集电路(9)采集DC/DC电路(3)的输出电压Vo以及DC/DC1输出电流Io1和DC/DC2输出电流Io2。
4.根据权利要求2所述的一种整流桥高效动态均流控制系统，其特征在于：所述控制器(10)通过第一电压电流采集电路(5)采集三相电网(1)的供电电压和电流。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种整流桥高效动态均流控制系统，其特征在于：所述控制器(10)的输入端通过GPRS无线连接手机APP(11)实现远程监控。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020591868.4U CN211656021U (zh) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | 一种整流桥高效动态均流控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020591868.4U CN211656021U (zh) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | 一种整流桥高效动态均流控制系统 |
Publications (1)
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| CN211656021U true CN211656021U (zh) | 2020-10-09 |
Family
ID=72689128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020591868.4U Active CN211656021U (zh) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | 一种整流桥高效动态均流控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211656021U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023123846A1 (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-06 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电压变换电路、充电装置和用电设备 |
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2020
- 2020-04-20 CN CN202020591868.4U patent/CN211656021U/zh active Active
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| WO2023123846A1 (zh) * | 2021-12-29 | 2023-07-06 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电压变换电路、充电装置和用电设备 |
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