專利名稱：一種三相整流平波電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種三相整流平波電路。
背景技術：
三相全橋六脈波整流電路輸出的直流電壓為脈動直流電壓，因脈動率
過大，谷值電壓為峰值電壓的86.6%，所以不能直接利用，現(xiàn)有的三相全 橋六脈波整流電路一般都通過并聯(lián)濾波電容，以使脈動直流電壓平滑。只 有在整流后的脈動直流電壓脈高于濾波電容電壓時，脈動直流電壓才能向 濾波電容充電，該電流為峰值很高的脈沖電流，會造成交流電流的失真， 現(xiàn)有的三相全橋六脈波整流電路會產(chǎn)生大量的輸入諧波。在大功率電路中， 通過使用12脈波、16脈波、18脈波、24脈波、30脈波及以上脈波整流電 路可以適當消除諧波。這些多脈波數(shù)的電路的實現(xiàn)要借助于移相隔離輸入 變壓器，而且移相隔離輸入變壓器與所要驅(qū)動的負載功率是一樣，這種大 功率的移相隔離輸入變壓器結構復雜、價格高、運行損耗大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了克服以上的不足，提出了一種三相整流平波電路，其 輸出電壓平滑而且無需使用大功率的移相隔離輸入變壓器，進而降低成本。
本發(fā)明的技術問題通過以下的技術方案予以解決 一種三相整流平波 電路，包括第一三相全橋整流器、隔離電路和至少一個補償電路；所述隔
離電路的輸入與第一三相全橋整流器的輸入耦合，所述隔離電路的輸出與
所述補償電路的輸入耦合；所述第一三相全橋整流器輸出和補償電路輸出 相耦合；所有補償電路的輸出合成后與修正波形等效，所述修正波形是將 所述第一三相全橋整流器輸出的電壓乘以一 1 ，再加上第一三相全橋整流器 輸入電壓的幅值得到。
優(yōu)選地，所述補償電路包括斬波器、旁路電路和第二三相全橋整流器， 所述第二三相全橋整流器與所述斬波器串聯(lián)后再與所述旁路電路并聯(lián)；所 述斬波器導通時，第二三相全橋整流器的輸出電壓與第一三相全橋整流器 的輸出電壓被疊加輸出，所述斬波器關閉時，第一三相全橋整流器的輸出 通過旁路電路輸出。
所述隔離電路為隔離變壓器；所述隔離變壓器原邊接法為星型，副邊 接法為三角型，或者所述隔離變壓器原邊接法為三角型，副邊接法為星型。 所述斬波器為全控型開關器件，所述旁路電路為二極管。 所述第一三相全橋整流器的功率大于第二三相全橋整流器的功率。 所述補償電路為一個。
所述隔離變壓器為降壓變壓器，輸出線電壓為輸入線電壓的13.4%。
所述補償電路為兩個，每個補償電路之間相互串聯(lián)。
所述隔離變壓器為降壓變壓器，輸出線電壓為輸入線電壓的6.7%。
所述補償電路為三個，每個補償電路之間相互串聯(lián)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術對比的有益效果是本發(fā)明利用補償電路與第一三 相全橋整流器串聯(lián)，補償電路利用電壓疊加原理以填谷的方式對第一三相 全橋整流器輸出的電壓波形進行修補，使合成后的電壓波形平滑和脈動率 下降，本發(fā)明通過低成本、高效率的方法改善了輸出的電壓波形，消除了 諧波。本發(fā)明可以減少后級濾波電容的電容量，從而降低整個三相整流平 波電路的成本。
圖1是本發(fā)明具體實施方式
一的電路結構示意圖2是本發(fā)明具體實施方式
一的工作波形示意圖3是本發(fā)明具體實施方式
二的電路結構示意圖4是本發(fā)明具體實施方式
二的工作波形示意圖。
具體實施例方式
下面通過具體的實施方式并結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
具體實施方式
一
如圖1所示， 一種三相整流平波電路，包括第一三相全橋整流器2、 隔離電路1和補償電路6。所述隔離電路1的輸入與第一三相全橋整流器2 的輸入耦合，所述隔離電路1的輸入還接有三相電源；所述隔離電路1的 輸出與補償電路6的輸入耦合。所述第一三相全橋整流器2輸出和補償電 路6輸出相耦合。補償電路6的輸出與修正波形等效，所述修正波形是將 所述第一三相全橋整流器2輸出的電壓乘以一 1 ，再加上第一三相全橋整流 器2輸入電壓的幅值得到。所述補償電路6包括斬波器4、旁路電路5和 第二三相全橋整流器3，所述第二三相全橋整流器3與所述斬波器4串聯(lián)后再與所述旁路電路5并聯(lián)；所述斬波器4導通時，第一三相全橋整流器
2的輸出電壓與第二三相全橋整流器3的輸出電壓被疊加輸出，所述斬波 器4關閉時，第一三相全橋整流器2的輸出通過旁路電路5輸出。
所述隔離電路1為隔離變壓器，所述隔離變壓器原邊接法為三角型， 副邊接法為星型。使第二三相全橋整流器3輸出的脈動直流電壓的峰值與 第一三相全橋整流器2輸出的脈動直流電壓的峰值相差30°。當然，也可 以使隔離變壓器副邊接法為三角型，原邊接法為星型。所述隔離變壓器是 降壓變壓器，輸出線電壓為輸入線電壓的13.4%。所述第一三相全橋整流 器2的功率大于第二三相全橋整流器3的功率。所述旁路電路為二極管D。 所述斬波器為全控型開關器件Q，用于將第二三相全橋整流器3輸出的電 壓斬成脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation,簡稱PWM)波。所述全控型開 關器件可為絕緣柵雙極型功率管(Insulated Gate Bipolar Transistor,簡稱 IGBT)或金屬氧化物半導體場效應管(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor,簡稱MOSFET)。本具體實施方式
中采用IGBT作為斬波器。 所述IGBT的集電極與第二三相全橋整流器3的輸出耦合，其柵極接有控 制信號，其射極與所述二極管D的陰極相耦合，所述二極管D的陽極連接 在第一三相全橋整流器2和第二三相全橋整流器3之間。
所述三相整流平波電路還包括濾波電容C和平波電抗器L，所述濾波 電容C跨接在三相整流平波電路的正輸出母線、負輸出母線之間。所述平 波電抗器L連接在二極管D的陰極與濾波電容C之間。
上述三相整流平波電路的工作原理如下全控型開關器件Q導通時， 二極管D關閉，第一三相全橋整流器2輸出的電流流過第二三相全橋整流 器3，第一三相全橋整流器2的輸出電壓與第二三相全橋整流器3的輸出 電壓進行疊加作為整個三相整流平波電路輸出；全控型開關器件Q關斷時， 二極管D導通，第一三相全橋整流器2輸出的電流直接流過二極管，第一 三相全橋整流器2輸出的電壓就直接作為整個三相整流平波電路輸出。這 樣，第二三相全橋整流器3利用電壓疊加原理以填谷的方式對第一三相全 橋整流器2輸出的電壓波形進行修補，使合成后的電壓波形平滑和脈動率 下降。
如圖2所示，上述三相整流平波電路的工作波形分析如下圖中W為 第二三相全橋整流器3輸出的電壓波形示意圖，X為第一三相全橋整流器
2輸出的電壓波形示意圖，兩者之間的直流電壓的峰值相差30。。我們可以 看到第一三相全橋整流器2輸出電壓的幅值為U、谷值電壓為0.866U。為 了使整個三相整流平波電路的輸出電壓盡可能的平滑，經(jīng)第二三相全橋整 流器3輸出的電壓經(jīng)斬波后應與修正波形M盡可能等效。M的波形是通 過把第一三相全橋整流器2輸出的電壓乘以一1，再加上U得到的。我們 通過斬波器將第二三相全橋整流器3輸出的電壓波進行斬波，得到一個脈 寬調(diào)制(Pulse Width Modulation,簡稱PWM)波形Y。其脈寬在X的谷 值位置最寬，往谷值兩邊位置逐漸變小。PWM波形Y與修正波形M近乎 等效。這使得在本發(fā)明的三相整流平波電路中，第一三相全橋整流器2輸 出的電壓能被第二三相全橋整流器3輸出的電壓修補，使合成后的電壓波 形平滑、脈動率下降。
具體實施方式
二
如圖3所示，本具體實施方式
與具體實施方式
一的不同之處在于補 償電路6有兩個，每個補償電路6之間相互串聯(lián)。隔離變壓器的輸出有兩 組，分別與兩個補償電路6的輸入耦合，隔離變壓器原邊接法為三角型， 副邊接法都為星型。當然，也可以使隔離變壓器副邊接法都為三角型，原 邊接法為星型。若每個補償電路6的第二三相全橋整流器3輸出的電壓相 同，隔離變壓器的副邊線電壓為原邊線電壓的6.7%，可以構成A、 2A(或 B、 2B) 二種電平，若每個補償電路6的第二三相全橋整流器3輸出的電 壓不同，就可以構成A、 B、 A+B三種電平。A、 B分別為兩個補償電路6 的第二三相全橋整流器3輸出的電壓。本具體實施方式
可以用在高電壓的 場合，能減少全控型開關器件Q的耐壓值，并降低全控型開關器件Q的開 關頻率。這能降低本具體實施方式
所使用的全控型開關器件Q的成本
如圖4所示，本具體實施方式
的三相整流平波電路的工作波形分析如 下Y為第二補償電路的斬波器Q2輸出的波形，為脈寬變化的PWM波 形，其脈寬在靠近第一三相全橋整流器2輸出電壓的谷值位置最寬，往谷 值兩邊位置逐漸變??；X為第一補償電路的斬波器Q1輸出的波形，也為 脈寬變化的PWM波形，其脈寬在第一三相全橋整流器2輸出電壓的谷值 位置附近最寬，往谷值兩邊位置脈寬逐漸變小。W為Q1、 Q2疊加的波形 圖，W的波形與修正波形M非常接近。本具體實施方式
通過兩個補償電 路獲得的波形與修正波形更為等效，對第一三相全橋整流器2輸出的電壓進行修正后，可以使整個三相整流平波電路輸出的電壓波形更平滑。
具體實施方式
三
本具體實施方式
與具體實施方式
一的不同之處在于補償電路6有三 個，每個補償電路6之間相互串聯(lián)。隔離變壓器的輸出有三組，分別與三 個補償電路6的輸入耦合，隔離變壓器原邊接法為三角型，副邊接法都為 星型。當然，也可以使隔離變壓器副邊接法都為三角型，原邊接法為星型。
若每個補償電路6的第二三相全橋整流器3輸出的電壓相同，隔離變壓器 的副邊線電壓為原邊線電壓的4.47%，構成A、 2A、 3A (A=B=C)三種電 平，若每個補償電路6的第二三相全橋整流器3輸出的電壓各不相同，可 構成A、 B、 C、 A+B、 A+C、 B+C、 A+B+C七禾中電平，A、 B、 C為分別 為三個補償電路6的第二三相全橋整流器3輸出的電壓。電平數(shù)越多，脈 寬變化且等效修正波形的PWM系列方波的頻率就越低、等效效果就越好。
本具體實施方式
中所述第二三相全橋整流器3采用整流二極管構成， 從而降低整個三相整流平波電路的成本。當然也可以采用全控型開關器件 搭建成第二三相全橋整流器3，此時斬波器4可以去掉，直接用第二三相 全橋整流器3的全控型開關器件實現(xiàn)斬波即可。當然也可采用半控型開關 器件(如晶閘管)搭建成第二三相全橋整流器3。顯然，補償電路6中 也可增設濾波電容，該濾波電容與第二三相全橋整流器3并聯(lián)。
以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說 明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種三相整流平波電路，包括第一三相全橋整流器(2)，其特征在于還包括隔離電路(1)和至少一個補償電路(6)；所述隔離電路(1)的輸入與第一三相全橋整流器(2)的輸入耦合，所述隔離電路(1)的輸出與所述補償電路(6)的輸入耦合；所述第一三相全橋整流器(2)輸出和補償電路(6)輸出相耦合；所有補償電路(6)的輸出合成后與修正波形等效，所述修正波形是將所述第一三相全橋整流器(2)輸出的電壓乘以-1，再加上第一三相全橋整流器(2)輸入電壓的幅值得到。
2. 根據(jù)權利要求1所述的三相整流平波電路，其特征在于所述補償電路(6)包括斬波器(4)、旁路電路(5)和第二三相全橋整流器(3)，所述 第二三相全橋整流器(3)與所述斬波器(4)串聯(lián)后再與所述旁路電路(5) 并聯(lián)；所述斬波器(4)導通時，第二三相全橋整流器(3)的輸出電壓與 第一三相全橋整流器(2)的輸出電壓被疊加輸出，所述斬波器(4)關閉 時，第一三相全橋整流器(2)的輸出通過旁路電路(5)輸出。
3. 根據(jù)權利要求2所述的三相整流平波電路，其特征在于所述隔離電路 (1)為隔離變壓器；所述隔離變壓器原邊接法為星型，副邊接法為三角型，或者所述隔離變壓器原邊接法為三角型，副邊接法為星型。
4. 根據(jù)權利要求2所述的三相整流平波電路，其特征在于所述斬波器為 全控型開關器件(Q)，所述旁路電路為二極管(D)。
5. 根據(jù)權利要求2所述的三相整流平波電路，其特征在于所述第一三相 全橋整流器(2)的功率大于第二三相全橋整流器(3)的功率。
6. 根據(jù)權利要求2-5任一所述的三相整流平波電路，其特征在于所述補 償電路(6)為一個。
7. 根據(jù)權利要求6所述的三相整流平波電路，其特征在于所述隔離變壓 器(1)為降壓變壓器，輸出線電壓為輸入線電壓的13.4%。
8. 根據(jù)權利要求2-5任一所述的三相整流平波電路，其特征在于所述補 償電路(6)為兩個，每個補償電路(6)之間相互串聯(lián)。
9. 根據(jù)權利要求8所述的三相整流平波電路，其特征在于所述隔離變壓 器(1)為降壓變壓器，輸出線電壓為輸入線電壓的6.7%。
10. 根據(jù)權利要求2-5任一所述的三相整流平波電路，其特征在于所述補 償電路(6)為三個，每個補償電路(6)之間相互串聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三相整流平波電路，包括第一三相全橋整流器、隔離電路和至少一個補償電路；所述隔離電路的輸入與第一三相全橋整流器的輸入耦合，所述隔離電路的輸出與所述補償電路的輸入耦合；所述第一三相全橋整流器輸出和補償電路輸出相耦合；所有補償電路的輸出合成后與修正波形等效，所述修正波形是將所述第一三相全橋整流器輸出的電壓乘以-1，再加上第一三相全橋整流器輸入電壓的幅值得到。本發(fā)明改善了輸出的電壓波形，消除了諧波、成本低。
文檔編號H02M1/14GK101202497SQ20071012504
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權日2007年12月17日
發(fā)明者丁振榮 申請人:丁振榮