專利名稱：一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種采用單周期單相PFC芯片，對解耦后的三相電路進行控制，實現(xiàn)了三相高功率因數(shù)輸入的整流器。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，各種用電設(shè)備越來越多。由于大多用電設(shè)備的輸入采用的是非可控整流方式，用電設(shè)備輸入端電流的諧波含量很高，這樣就給電網(wǎng)帶來了大量的“諧波污染”，而且增加了電網(wǎng)的損耗。為了減少裝置對電網(wǎng)的諧波污染和電磁干擾，提出了相應(yīng)的諧波抑制方法和功率因素校正電路，因此需在用電設(shè)備的輸入增加一級功率因數(shù)校正(Power Factor Correction，PFC)裝置，以減小輸入端諧波污染和提高功率因數(shù)。單相PFC技術(shù)的研究已經(jīng)非常成熟，已有不少集成控制芯片，如UC3854、IR1150S、LT1508、ML4819等，而三相PFC整流裝置具有更多的優(yōu)點:(I)輸入功率更高，可達幾千瓦以上；(2 )三相輸入功率的脈動之和為零，而輸出功功率的脈動為單相的三分之一，輸出電容可取得較小，整流器的動態(tài)響應(yīng)更快。三相PFC技術(shù)仍是近年來國內(nèi)外研究的熱點。三相高功率因數(shù)整流技術(shù)的研究主要集中在PWM控制方式和拓撲結(jié)構(gòu)上，目前基于不同的拓撲結(jié)構(gòu)已有大量研究。中國雜志《中國電機工程學(xué)報》2012年06期文獻《直功率因數(shù)三相單管Boost PFC變換器》與《電工電能新技術(shù)》2003年02期文獻《雙開關(guān)三相四線PFC電路的研究》提出了一種采用了單開關(guān)和雙開關(guān)的拓撲結(jié)構(gòu)，開關(guān)數(shù)量較少，控制簡單，但由于開關(guān)器件的開關(guān)應(yīng)力較大，且電路工作在DCM (電流斷續(xù)模式)模式下，THD仍t:匕較大。((A Universal Vector Controller for Four-Quadrant Three-Phase PowerConverters)) 一文中采用基于數(shù)字DSP控制的六開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)，采用六只開關(guān)管，開關(guān)數(shù)目較多，導(dǎo)通損耗大，·控制算法比較復(fù)雜，不易實現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容1.要解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)中在控制相對簡單時控制效果較差且在效果較好時控制復(fù)雜并難以實現(xiàn)的缺點，本發(fā)明提供了一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，它可以實現(xiàn)三相高功率因數(shù)整流，可以得到較高精度的穩(wěn)態(tài)輸出電壓，抗干擾能力強，并且易于實現(xiàn)。2.技術(shù)方案本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，包括輸入高頻濾波電路、三相輸入電感和三相整流電路，還包括開關(guān)管功率電路、輸出整流濾波電路、分壓檢測電路、輸入電流檢測單元、單周期控制器以及開關(guān)管驅(qū)動電路；所述的輸入高頻濾波電路包括三個參數(shù)相同的高頻濾波電容Ca、Cb和C。，Ca、Cb和C。的一端分別對應(yīng)接至電網(wǎng)A相電壓輸入端、電網(wǎng)B相電壓輸入端和電網(wǎng)C相電壓輸入端，另一端同時接至三相四線電的中性線，中性線接地；[0010]所述的三相輸入電感包括三個參數(shù)相同的高頻BOOST電感La、Lb和Lc ； 所述的三相整流電路包括三個橋臂，即A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂；所述的開關(guān)管功率電路包括三個雙向開關(guān)管Sa、Sb和S。；電網(wǎng)A相輸入電壓經(jīng)電感La接至A相橋臂中點A和雙向開關(guān)管Sa的一端，電網(wǎng)B相輸入電壓經(jīng)電感Lb接至B相橋臂中點B和雙向開關(guān)管Sb的一端，電網(wǎng)C相輸入電壓經(jīng)電感L。接至C相橋臂中點C和雙向開關(guān)管S。的一端；所述的雙向開關(guān)管Sa、Sb和S。的另一端同時接入電網(wǎng)中性線并由開關(guān)管驅(qū)動電路驅(qū)動；所述的三相整流電路、輸出整流濾波電路和分壓檢測電路依次連接；所述的單周期控制器分別與分壓檢測電路、輸入電流檢測單元和開關(guān)管驅(qū)動電路相連接；所述的輸入電流檢測單元分別檢測流經(jīng)電感La、Lb和L。后的電流。優(yōu)選地，所述的雙向開關(guān)管Sa、Sb和S。每個都由四個整流二極管Dn、Di2、Di3、Di4與一個IGBT管Ki組成，Di2的陰極與Dil陽極相連，Dil的陰極接至i相電路中電感一端，Di4的陰極與Di3陽極相連，Di3的陰極接至中線，Dil的陰極、Di3的陰極和IGBT的集電極連接在一起，Di2的陽極、Di4的陽極和IGBT的發(fā)射極連接在一起，其中，i=a、b、c，IGBT管的柵極與開關(guān)管驅(qū)動電路相連接。優(yōu)選地，所述的三相整流電路包括六個快恢復(fù)二極管Dap、Dbp、Dep、Dan、Dbn和Dm，Dap的陽極與Dan的陰極相連組成A相橋臂，Dbp的陽極與Dbn的陰極相連組成B相橋臂，Dct的陽極與Dm的陰極相連組成C相橋臂，Dap, Dbp, Dcp的陰極連接在一起，同時Dm、Dbn和Dm的陽極連接在一起。優(yōu)選地，所述的輸出整流濾波電路包括兩個輸出電解電容Cp、Cn，所述輸出電解電容Cp的負極與所述輸出電 解電容Cn的正極相連，連接點接中性線，所述輸出電解電容Cp的正極連接Dap、Dbp和Dc5的陰極，所述輸出電解電容Cn的負極連接Dm、Dbn和Dm的陽極。優(yōu)選地，所述的分壓檢測電路包括輸出電壓采樣電阻RFB1、Rfb2，輸出欠電壓采樣電阻Rmp1、Rbop2和輸出過電壓米樣電阻Rwp1、R0Vp2，各組電壓米樣電阻相串聯(lián)后并聯(lián)在輸出電容Cp的兩端，且從各組電壓采樣電阻串聯(lián)的連接處引出導(dǎo)線分別接入所述的單周期控制器。優(yōu)選地，所述的單周期控制器包括三個單周期單相PFC控制芯片IR1153S，輸出電壓U。的取樣值Vfb分別接至三個芯片IR1153S的VFB引腳，與芯片內(nèi)部基準電壓Vkef比較后的差值經(jīng)過PI調(diào)解器得到Vm (由引腳COMP產(chǎn)生)，三個芯片的COMP引腳并聯(lián)到一點，再共用一個外接電路，構(gòu)成一個電壓誤差放大環(huán)節(jié)，保證每相的電壓誤差放大值Vm相同，從而達到理想控制效果，輸出過電壓采樣電壓Vwp分別接到三個芯片的OVP 口，當該電壓大于芯片內(nèi)給定電壓值，三路輸出占空比信號皆為零，起到過電壓保護的作用，輸出欠電壓采樣電壓Vbqp分別接到三個芯片的BOP 口，該電壓值小于芯片設(shè)定值時，同時封鎖三路占空比信號，起到軟啟動的作用；所述的開關(guān)管驅(qū)動電路由M57959L芯片及其外圍電路構(gòu)成。優(yōu)選地，所述的輸入電流檢測單元包括三個輸入電流采樣電路，每個輸入電流采樣電路由電流傳感器和電流信號絕對值放大電路依次連接構(gòu)成；所述的三個電流傳感器的輸入端分別采樣三路電感電流值，所述的電感電流采樣的輸出信號經(jīng)絕對值放大電路的輸出端與單周期控制器相連接。發(fā)明原理:基于本發(fā)明的三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，若在A相輸入電壓處于正半周期時Sa開通，則La正向電流不斷增加，當Sa關(guān)斷時，整流橋的上橋臂二極管Dap導(dǎo)通，La給電容Cp充電的同時還給負載供電，La正向電流不斷下降；相反若在A相輸入電壓處于負半周期時Sa開通，則La反向電流不斷增加，當開關(guān)管Sa關(guān)斷時，整流橋的下橋臂二極管Dan導(dǎo)通，La給電容Cn充電的同時也給負載供電，La反向電流不斷下降；當Sa導(dǎo)通時，電感La兩端電壓為電網(wǎng)電壓Ua ；Sa關(guān)斷時，若Ua處于正半周，電感La兩端電壓為Ua-Up (Up為Cp兩端電壓)，若電網(wǎng)電壓處于負半周，電感La兩端電壓為Ua-UN (隊為匕兩端電壓)；由伏秒平衡可得，Ua= (1-Da)Up (Ua>0), -Ua= (1-Da) Un (Ua〈0)，電路達到穩(wěn)定狀態(tài)時，兩電容上的電壓均衡且為輸出電壓U。的一半，即Up=Un=0.5U。；因此，Uj=0.5 (1-Da) U。(Da為一個開關(guān)周期內(nèi)占空比，Cp的正極與Cn的負極形成的電壓即輸出電壓U。)；輸出電壓U。的輸出電壓采樣值Vfb接至芯片IR1153S的VFB引腳，與芯片內(nèi)部基準電壓Vkef比較后的差值經(jīng)過PI調(diào)解器得到Vm (由引腳COMP產(chǎn)生);在開關(guān)周期開始時Sa導(dǎo)通，電感La兩端電壓為電網(wǎng)電壓Ua，電流傳感器采樣輸入電流信號，得到交變的電壓信號后，經(jīng)絕對值放大電路后得到正電壓信號并接入控制芯片IR1153S電流采樣信號輸入端，形成電流環(huán)；此時電感電流經(jīng)絕對值放大電路后，其輸出值不斷增加，而積分器的輸出不斷減小，當電流采樣值大于積分器輸出時Sa關(guān)斷，在開關(guān)周期結(jié)束時將積分器復(fù)位，如此不斷反復(fù)，得到所需的占空比信號；故每個周期各相采樣電流與其開關(guān)管開通占空比滿足:Vm(1-Da)=Via ;結(jié)合采樣電流與其開關(guān)管開通占空比大小關(guān)系可以得到:Ua=UJia/2Vm，穩(wěn)態(tài)下，U。、Vm為恒定值，Via=kia且k為常數(shù)，記Re=kUy2Vm，則Ua=R丄；從而A相的輸出負載可以等效為一個純電阻負載，使得輸入電流波形跟隨其相電壓成正弦變化，相位角為零，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)；相B、相C與相A的工作原理相同，因此對于三相輸入來說，每個單相的輸出負載都可以等效為一個純電阻負載，且大小相等；
三個IR1153S芯片的COMP引腳并聯(lián)，共用一個外接PI調(diào)節(jié)電路(由Cz、CP、Rgm組成)，得到相同的輸出電壓誤差放大信號Vm，輸出過電壓采樣電壓Vwp同時接至三片單周期控制芯片相應(yīng)引腳，當該電壓大于芯片內(nèi)給定電壓值，輸出占空比信號為零，輸出電壓降低；輸出欠電壓采樣電壓Vrap同時接至三片單周期控制芯片相應(yīng)引腳，在該電壓值小于芯片設(shè)定值前，封鎖占空比信號。3.有益效果相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于:(I)本發(fā)明采用采用單周期控制的策略，控制方法簡單，所需的檢測量較少，僅需要采樣輸入電流以及輸出電壓，一定程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；(2)本發(fā)明采用三相四線制的拓撲結(jié)構(gòu)，理論上分析實現(xiàn)了三相之間的解耦，解耦后三相之間相互獨立，電網(wǎng)電壓波動或者缺相時電路仍能正常工作，系統(tǒng)的抗干擾能力強，且在該拓撲下開關(guān)管承受的電壓為輸出電壓的一半，開關(guān)應(yīng)力小，在電流換向時整流橋臂無直通危險；(3)本發(fā)明采用成熟的單相單周期控制芯片分別控制相應(yīng)相，使該相電流跟隨其電壓成正弦變化，如此大大減小了產(chǎn)品開發(fā)周期，且芯片外圍接線簡單，所得到的三相整流器輸入功率因數(shù)高，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強，具有廣泛的應(yīng)用價值。

[0029]圖1為本發(fā)明的原理方框圖；圖2為電流采樣絕對值放大電路圖；圖3為三個單周期控制芯片IR1153S的外圍接線圖；圖4為雙向開關(guān)電路圖；圖5為單周期控制原理圖。圖中:1、輸入高頻濾波電路；2、三相輸入電感；3、三相整流電路；4、開關(guān)管功率電路；5、輸出整流濾波電路；6、分壓檢測電路；7、輸入電流檢測單元；8、單周期控制器；9、開關(guān)管驅(qū)動電路。
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖和具體的實施例，對本發(fā)明作詳細描述。實施例本實施例的三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，如圖1所示，它包括輸入高頻濾波電路1、三相輸入電感2、三相整流電路3、開關(guān)管功率電路4、輸出整流濾波電路5、分壓檢測電路6、輸入電流檢測單元7、單周期控制器8以及開關(guān)管驅(qū)動電路9。
輸入高頻濾波電路I包括三個耐壓值為630V，大小為2.2uF的陶瓷電容Ca、Cb和C。，Ca、Cb和C。的一端分別對應(yīng)接至電網(wǎng)A相電壓輸入端、電網(wǎng)B相電壓輸入端和電網(wǎng)C相電壓輸入端，另一端同時接至三相四線電的中性線，中性線接地。三相輸入電感2包括三個電感值均為400uH的高頻BOOST電感La、Lb和L。。三相整流電路3包括六個型號為G80N60的快恢復(fù)二極管Dap、Dbp, Dcp, Dbn, Dan和Dm，Dap的陽極與Dan的陰極相連組成A相橋臂，連接點為A，Dbp的陽極與Dbn的陰極相連組成B相橋臂，連接點為BJc5的陽極與Dm的陰極相連組成C相橋臂，連接點為C。Dap, Dbp, Dcp的陰極連接在一起，同時Dm、Dbn, Dcn的陽極連接在一起。開關(guān)管功率電路4包括三個雙向開關(guān)管Sa、Sb和S。。如圖4，每個雙向開關(guān)管由整流橋KPBC3510與一個型號為K75T60的IGBT管Ki并聯(lián)組成(i=a、b、c)，雙向開關(guān)管的一端接在相應(yīng)橋臂的中點，另一端接電網(wǎng)中性線。三相整流電路3、輸出整流濾波電路5和分壓檢測電路6依次連接，單周期控制器8分別與分壓檢測電路6、輸入電流檢測單元7和開關(guān)管驅(qū)動電路9相連接，所述的輸入電流檢測單元7分別檢測流經(jīng)電感La、Lb和L。后的電流。輸出整流濾波電路5包括兩個容值均為IOOOuH,耐壓均為630V的電解電容Cp和Cn, Cp的負極與Cn的正極相連，連接點接地，Cp的正極連接Dap的陰極，Cn的負極連接Dan的陽極。輸出兩電容的兩端Cp的正極與Cn的負極形成的電壓即是整流器的輸出電壓U。，負載R0并聯(lián)連接在整流器的輸出端。如圖2、圖3所示，單周期控制器8包括三個單周期單相PFC控制芯片IR1153S，三片單相PFC控制芯片的供電電源為15V，三塊芯片使用一個供電電源，地信號COM引腳接至電網(wǎng)中線。將輸出電壓采樣電壓Vfb分別接到三個芯片的VFB引腳，作為電壓外環(huán)，得到穩(wěn)定電壓輸出。輸出電壓U。的取樣值Vfb與芯片內(nèi)部基準電壓Vkef比較后的差值經(jīng)過PI調(diào)解器得到Vm (由引腳COMP產(chǎn)生)，三個芯片的COMP引腳并聯(lián)到一點，再共用一個外接電路，構(gòu)成一個電壓誤差放大環(huán)節(jié)，保證每相的電壓誤差放大值Vm相同，從而達到理想控制效果，將輸出過電壓采樣電壓Vwp分別接到三個芯片的OVP 口，當該電壓大于芯片內(nèi)給定電壓值，輸出占空比信號為零，輸出電壓降低，起到過電壓保護的作用。將輸出欠電壓采樣電壓Vmp分別接到三個芯片的BOP 口，在該電壓值小于芯片設(shè)定值前，封鎖占空比信號，一定程度起到欠電壓保護以及在整流器啟動時起到軟啟動效果。三相電流采樣信號分別經(jīng)電阻Rsfm (M=U
2、3)接到芯片ISNS引腳，其中Rsfm均取100歐，Csffl (N=l、2、3)皆為100nF，Cz、Cs、Rgm為芯片外接PI調(diào)節(jié)參數(shù)，為了得到相同的PI調(diào)節(jié)輸出，三個芯片使用同一個外接電容電阻電路，選取Cz=0.47uF、Cs=IOnF, Rgm=4.7K，為得到較好的動態(tài)響應(yīng)結(jié)果，可適當改變各參數(shù)大小，最后將芯片產(chǎn)生的PWM信號經(jīng)IGBT驅(qū)動芯片M57959L放大后驅(qū)動各自的IGBT管。開關(guān)管驅(qū)動電路9由M57959L芯片及其外圍電路構(gòu)成。電流檢測單元7包括三個輸入電流采樣電路，每個輸入電流采樣電路由電流傳感器和電流信號絕對值放大電路依次連接構(gòu)成。三個電流傳感器采樣輸入電流ij (j=a、b、c)，傳感器轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.1，即Uj=0.1ij (j=a、b、c，Uj為電流傳感器輸出電壓值)。得到交變的電壓信號后，分別經(jīng)如圖2所示的絕對值放大電路后得到合適的負電壓信號并接到相對應(yīng)的控制芯片IR1153S電流采樣信號輸入端，形成電流環(huán)。在每個周期內(nèi)得到相應(yīng)的占空比信號，再經(jīng)驅(qū)動放大電路后控制IGBT管的開通時間，使得該相電流達到預(yù)定值。最后控制使得輸入電流跟隨輸入電壓成正弦變化，且相位角為零，因此實現(xiàn)了三相高功率因數(shù)整流作用。Ua、Ub、U。為三相輸入電壓，其有效值為240V，U0為輸出電壓，其值為750V，變換器輸出功率為6KW。通過改變開關(guān)管的開通與關(guān)斷，在A、B或C相輸入電壓處于正半周期時，開關(guān)管開通，電感電流正向不斷增加。而開關(guān)管關(guān)斷時，相應(yīng)相的整流橋的上橋臂二極管Dip(i=a、b、c)導(dǎo)通,給電解電容Cp充電的同時還給負載供電，電感電流正向不斷下降。相反在A、B或C相相輸入電壓處于負半周期時，開關(guān)管開通，電感電流反向不斷增加，而開關(guān)管關(guān)斷時，相應(yīng)相的整流橋的下橋臂二極管Dill (1=&、13、(:)導(dǎo)通，給電容(；充電的同時也給負載供電。為了減小整 個分壓電阻的功耗，并有足夠的輸入偏置電流保證誤差放大器的輸出，折中的選取分壓檢測電路6輸出電壓采樣電阻RFB1=2M歐。根據(jù)所需的輸出電壓U。大小可計算出Rfb2大小，其計算公式為 I' R
P _ r REF FB1.._5] PB2~ (O^U0-Vrjsf)⑴其中，Vkef為芯片內(nèi)部產(chǎn)生的參考電壓，其值為5V，計算得到Rfb2為27K歐。輸出欠電壓采樣電阻取RBQP1=4.8M歐，采用兩個2.4M歐電阻串聯(lián)，Rbop2由以下公式?jīng)Q定:
V R
D_r BOP(Bl) BOPlKbop2 - p~~ '(2)
* AC,ON — ^ BOP(Hl) ~ ^BRIDGE )其中，Vkjp (HI)為芯片內(nèi)部產(chǎn)生的參考電壓，其值為1.56V，Vbkidge為2V，VAaw為輸入電壓有效值，Rbop2可選取阻值為35K歐的電阻。選取輸出過電壓反饋電阻RWP1=2M歐，Rovp2由以下公式?jīng)Q定 η _ ^ovp^-ovfi,、rOVPZ = (0 s、(3)
{U,JU0 V0yp)[0050]一般取過電壓Vqvp=L 06Veef,因此計算得到電阻R_=29K歐。各種電壓采樣電阻相串聯(lián)后并聯(lián)在上橋臂電解電容Cp的兩端，并從各自的連接處引出導(dǎo)線到單周期控制芯片IR1153S。電流傳感器采樣輸入端電流信號得到輸出電壓信號為Uj ( j=a、b、c)，經(jīng)絕對值電路A^A2得到Uoj (j=a、b、C)，其中Uoj= I Uj I，電路中R1取阻值為3K歐，R2、R3、R4、R5、R7通常取阻值為IOK歐，D1D2為二極管IN4148，再由運算放大器A3將Uoj進行放大(放大倍數(shù)由電阻R7、R8確定)，得到Vij=- (R8/R7) Uoj (j=a、b、c)，R7、R8的阻值大小需根據(jù)電路設(shè)計中輸入電流達到最大值時電流傳感器輸出信號的大小，以及受到控制芯片輸入電壓幅值限制來決定參數(shù)的選取，Vij (j=a、b、c)必須在(-0.68V 0V)之間，為滿足此要求，本設(shè)計中取R8/R7= I/3。本發(fā)明所采用的單周期控制的原理，即實時控制開關(guān)的占空比，使得在每個開關(guān)周期內(nèi)控制量達到基準信號值，最終可以實現(xiàn)單位功率因數(shù)和低電流畸變。為簡化分析，現(xiàn)以A相電路為例。Sa導(dǎo)通時，電感La兩端電壓為電網(wǎng)電壓Ua。Sa關(guān)斷時，若電網(wǎng)電壓處于正半周，電感La兩端電壓為Ua-UP;若電網(wǎng)電壓處于負半周，電感La兩端電壓為Ua_UN。由伏秒平衡可得:Ua=(1-Da)Up (Ua>0) (4)-Ua= (1-Da) Un (Ua<0) (5)Da為一個開關(guān)周期內(nèi)占空比大小，當電路達到穩(wěn)定狀態(tài)時，兩電容上的電壓均衡，且為輸出電壓的一半，即Up=Un=0.5U。，因此:Uj=0.5 (1-Da) U0 (6)·[0059]如附圖3所示，輸出電壓U。的取樣值Vfb和芯片內(nèi)部基準電壓Vkef比較后的差值經(jīng)過PI調(diào)解器得到Vm (由引腳COMP產(chǎn)生)，芯片的時鐘周期為22KHZ，結(jié)合附圖5進行分析，每個開關(guān)周期開始時，由內(nèi)部時鐘信號Clockl對內(nèi)部RS觸發(fā)器進行置位，功率開關(guān)管導(dǎo)通。電流采樣信號通過接至各自的比較器輸入端，比較器另一個輸入端接復(fù)位積分器的輸出，積分時間與開關(guān)周期相同，復(fù)位積分器輸出電壓值為Vm (1-Da)。當電流采樣值達到復(fù)位積分器輸出電壓值時，會將其對應(yīng)的觸發(fā)器復(fù)位，對應(yīng)的開關(guān)管關(guān)斷，待一個周期結(jié)束前由Clock2信號對積分器清零，為下一周期做準備，并可以得到開關(guān)占空比:Da=1-ViaAffl (7)將式(7)帶入式(6)可得:Ua=U0Via/2Vffl (8)穩(wěn)態(tài)下，U。、Vffl為恒定值，Via=k.1a，其中，k為電流采樣系數(shù)，電流采樣參數(shù)選定后k為常數(shù),記Re=k.uy2Vm,可得:Ua=Re.1a (9)其他兩相亦如此，因此對于三相輸入來說，每個單相的輸出負載都可以等效為一個純電阻負載，且大小相等，即:Ua=ReXia, Ub=ReXib, Uc=ReX ic (10)上式表明，此控制方案可使變換器的各相的輸入阻抗呈純阻抗，使得各相輸入電流波形跟隨其相電壓成正弦變化，相位角為零，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)。以上示意性地對本發(fā)明創(chuàng)造及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式 及實施例，均應(yīng)屬于本專利的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，包括輸入高頻濾波電路(I)、三相輸入電感(2)和三相整流電路(3)，其特征在于，還包括開關(guān)管功率電路(4)、輸出整流濾波電路(5)、分壓檢測電路(6)、輸入電流檢測單元(7)、單周期控制器(8)以及開關(guān)管驅(qū)動電路(9)； 所述的輸入高頻濾波電路(I)包括三個參數(shù)相同的高頻濾波電容Ca、Cb和C。，Ca、Cb和C。的一端分別對應(yīng)接至電網(wǎng)A相電壓輸入端、電網(wǎng)B相電壓輸入端和電網(wǎng)C相電壓輸入端，另一端同時接至三相四線電的中性線，中性線接地； 所述的三相輸入電感(2)包括三個參數(shù)相同的高頻BOOST電感La、Lb和Lc ； 所述的三相整流電路(3)包括三個橋臂，即A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂； 所述的開關(guān)管功率電路(4 )包括三個雙向開關(guān)管Sa、Sb和S。；電網(wǎng)A相輸入電壓經(jīng)電感La接至A相橋臂中點A和雙向開關(guān)管Sa的一端，電網(wǎng)B相輸入電壓經(jīng)電感Lb接至B相橋臂中點B和雙向開關(guān)管Sb的一端，電網(wǎng)C相輸入電壓經(jīng)電感L。接至C相橋臂中點C和雙向開關(guān)管S。的一端；所述的雙向開關(guān)管Sa、Sb和S。的另一端同時接入電網(wǎng)中性線并由開關(guān)管驅(qū)動電路(9)驅(qū)動； 所述的三相整流電路(3)、輸出整流濾波電路(5)和分壓檢測電路(6)依次連接；所述的單周期控制器(8)分別與分壓檢測電路(6)、輸入電流檢測單元(7)和開關(guān)管驅(qū)動電路(9)相連接；所述的輸入電流檢測單元(7)分別檢測流經(jīng)電感La、Lb和L。后的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，其特征在于，所述的雙向開關(guān)管Sa、Sb和S。 每個都由四個整流二極管Dn、Di2、Di3、Di4與一個IGBT管Ki組成，Di2的陰極與Dil陽極相連，Dil的陰極接至i相電路中電感一端，Di4的陰極與Di3陽極相連，Di3的陰極接至中線，Dil的陰極、Di3的陰極和IGBT的集電極連接在一起，Di2的陽極、Di4的陽極和IGBT的發(fā)射極連接在一起，其中，i=a、b、c，IGBT管的柵極與開關(guān)管驅(qū)動電路(9)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，其特征在于，所述的三相整流電路(3)包括六個快恢復(fù)二極管Dap、Dbp、DfDa^Dbn和Dm，Dap的陽極與Dan的陰極相連組成A相橋臂，Dbp的陽極與Dbn的陰極相連組成B相橋臂，Dc5的陽極與Dm的陰極相連組成C相橋臂，Dap, Dbp, Dcp的陰極連接在一起，同時Dan、Dbn和Dm的陽極連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，其特征在于，所述的輸出整流濾波電路(5)包括兩個輸出電解電容Cp、Cn,所述輸出電解電容Cp的負極與所述輸出電解電容Cn的正極相連，連接點接中性線，所述輸出電解電容Cp的正極連接Dap、Dbp和Dct的陰極，所述輸出電解電容Cn的負極連接Dan、Dbn和Dm的陽極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，其特征在于，所述的分壓檢測電路(6)包括輸出電壓米樣電阻RFB1、Rfke，輸出欠電壓米樣電阻Rmjp1、Rmke和輸出過電壓采樣電阻RWP1、Rwp2，各組電壓采樣電阻相串聯(lián)后并聯(lián)在輸出電容Cp的兩端，且從各組電壓采樣電阻串聯(lián)的連接處引出導(dǎo)線分別接入所述的單周期控制器(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，其特征在于，所述的單周期控制器(8)包括三個單周期單相PFC控制芯片IR1153S，輸出電壓U。的取樣值Vfb分別接至三個芯片IR1153S的VFB引腳，三個芯片的COMP引腳并聯(lián)到一點，再共用一個外接電路，構(gòu)成一個電壓誤差放大環(huán)節(jié)，輸出過電壓采樣電壓Vwp分別接到三個芯片的OVP口， 輸出欠電壓采樣電壓Vbqp分別接到三個芯片的BOP 口 ；所述的開關(guān)管驅(qū)動電路(9)由M57959L芯片及其外圍電路構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，其特征在于，所述的輸入電流檢測單元(7 )包括三個輸入電流采樣電路，每個輸入電流采樣電路由電流傳感器和電流信號絕對值放大電路依次連接構(gòu)成；所述的三個電流傳感器的輸入端分別采樣三路電感電流值，所述的電感電流采樣的輸出信號經(jīng)絕對值放大電路的輸出端與單周期控制器(8)相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種三相高功率因數(shù)整流器的控制電路，屬于電氣控制領(lǐng)域。它包括輸入高頻濾波電路、三相輸入電感和三相整流電路，還包括開關(guān)管功率電路、輸出整流濾波電路、分壓檢測電路、輸入電流檢測單元、單周期控制器以及開關(guān)管驅(qū)動電路。它可以實現(xiàn)三相高功率因數(shù)整流，可以得到較高精度的穩(wěn)態(tài)輸出電壓，抗干擾能力強。
文檔編號H02M1/42GK203151389SQ201320180648
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者方煒, 王智, 劉曉東 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)