本發(fā)明涉及一種電壓型整流裝置，尤其涉及一種單相混合三相電壓型整流器。

背景技術(shù)：

整流器的主要應(yīng)用是把交流電源轉(zhuǎn)為直流電源。 由于所有的電子設(shè)備都需要使用直流，但電力公司的供電是交流，因此除非使用電池，否則所有電子設(shè)備的電源供應(yīng)器內(nèi)部都少不了整流器。二極管不可控整流器以及晶閘管的相控整流器具有輸入電流畸變嚴(yán)重、功率因數(shù)低、易造成電磁干擾等缺陷而被日漸淘汰。PWM整流器因具有系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、諧波含量低、功率因數(shù)高等優(yōu)勢將逐漸取代上述兩種整流器。隨著整流器技術(shù)的發(fā)展,三電平PWM整流器可以使耐壓低、工作電流小的功率器件工作在高壓大功率場合,并且能夠比兩電平更加顯著的降低電流諧波而受到了廣泛的關(guān)注。

近年來三相電壓型整流器（Three Phase Voltage Source Rectifier，TPVSR）在工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用，但是如何進(jìn)一步提高TPVSR的效率、功率密度、可靠性、交流電流諧波、功率因數(shù)、直流電壓控制及電磁干擾等綜合性能成為一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服TPVSR的效率低、功率密度低、可靠性低、交流電流諧波大、功率因數(shù)低的難題，本發(fā)明提出一種單向混合三相電壓型整流器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

單向混合三相電壓型整流器，由三相二極管整流橋、濾波器、六個(gè)IGBT開關(guān)管組成的整流橋、電壓傳感器、電流傳感器、信號(hào)調(diào)理電路組成。

所述三相二極管整流橋由六個(gè)二極管組成，其輸入端與三相交流電源同相接入端連接，輸出端通過兩個(gè)二極管與負(fù)載兩端連接組成回路。

所述濾波器用濾波電感和濾波電抗器組成，串聯(lián)在交流側(cè)交流電源和IGBT開關(guān)管組成的整流橋中。

所述六個(gè)IGBT開關(guān)管組成的整流橋一側(cè)與三相交流電路連接，分別接A、B、C相，另一端與電容、電阻連接構(gòu)成負(fù)載電路。

所述電壓傳感器包括兩個(gè)部分，其中一個(gè)電壓傳感器一次輸入端并聯(lián)在待測交流電源，電壓傳感器二次信號(hào)輸出連接信號(hào)調(diào)理電路的同相輸入端，即信號(hào)無源控制器；另一個(gè)電壓傳感器一次輸入端連接在電阻兩端，電壓傳感器二次信號(hào)輸出連接信號(hào)調(diào)理電路的同相輸入端，即信號(hào)PI調(diào)節(jié)器。

所述電流傳感器一次輸入端并聯(lián)在待測交流電源，電壓傳感器二次信號(hào)輸出連接信號(hào)調(diào)理電路的同相輸入端，即信號(hào)無源控制器。

所述信號(hào)調(diào)流電路包括無源控制器和PI調(diào)節(jié)器，其輸入是電壓傳感器和電流傳感器，通過信號(hào)調(diào)理電路，其輸出端與IGBT開關(guān)管組成的整流橋和一個(gè)單獨(dú)IGBT開關(guān)管，構(gòu)成信號(hào)調(diào)理電路。

采用上述的結(jié)構(gòu)后，由于設(shè)置的整流橋、電壓傳感器、電流傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、電容、電阻，提出改進(jìn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且以基于PCHD模型的無源混合控制器對(duì)三相單管整流器以及VIENNA整流器分別進(jìn)行控制，得到了良好的控制效果，即能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化、單位功率因數(shù)、直流側(cè)電壓恒定控制，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的兩部分按預(yù)設(shè)比例進(jìn)行功率分配的目的。

本發(fā)明的有益效果是：具有優(yōu)秀的電流跟蹤能力、很強(qiáng)的魯棒性、控制穩(wěn)定、輸出電壓恒定、能夠有效提高效率、功率密度、可靠性、降低交流電流諧波和提高功率因數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明單相混合三相電壓型整流器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明單向混合三相電壓型整流器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明單向混合三相電壓型整流器的控制電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的單向混合三相電壓型整流器作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖2所示，本發(fā)明的單相混合三相電壓型整流器，、 \* MERGEFORMAT 和MERGEFORMAT 為三相對(duì)稱相電壓； \* MERGEFORMAT 、MERGEFORMAT 和MERGEFORMAT 為網(wǎng)側(cè)輸入的三相電流； MERGEFORMAT MERGEFORMAT 和 MERGEFORMAT 為二極管整流器的三相輸入電流； \* MERGEFORMAT 、 \* MERGEFORMAT 和MERGEFORMAT 為VIENNA整流器的三相輸入電流； MERGEFORMAT 為整流器 \* MERGEFORMAT 的升壓電感電流；UDC為直流電壓；C1、C2為直流側(cè)電容； \* MERGEFORMAT 為負(fù)載電阻；Ld1為整流器Z1交流側(cè)小濾波電感；Ld2為整流器 \* MERGEFORMAT 中Boost升壓單元的升壓電感；R、La為濾波器電抗器的電阻和電感。 \* MERGEFORMAT (i＝a,b,c)是由1個(gè)功率開關(guān)器件和4個(gè)普通二極管組成的雙向開關(guān)管。

如圖2所示，本發(fā)明的控制電路由無源電路控制器、PI控制器、電壓傳感器、電流傳感器、3/2變換裝置、SVPWM發(fā)生器和PWM發(fā)生器組成；

其中，進(jìn)一步需要說明的是本發(fā)明所采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，二極管整流器的三相交流側(cè)加入小濾波電感MERGEFORMAT ，使MERGEFORMAT 和 MERGEFORMAT 波形在切換點(diǎn)處平滑，采用連續(xù)期望電流，改善了控制器的跟蹤效果，同時(shí)抑制了UHTPVSR交流側(cè)各相輸入電流的畸變，起到提高UHTPVSR的功率因數(shù)和降低THD的作用。

控制過程如下：電源相電壓220 V， \* MERGEFORMAT ＝50 Hz；三相單管整流器交流側(cè)濾波電感Ld1＝10.5 \* MERGEFORMAT ，升壓電感Ld2＝7 \* MERGEFORMAT ；VIENNA整流器電感La1＝La2＝La3＝1.3 \* MERGEFORMAT ，電容C1＝C2＝1 300 \* MERGEFORMAT ；兩部分整流器的開關(guān)頻率均為10 kHz，輸出電壓期望值MERGEFORMAT ＝800 V。如圖2所示，對(duì)于橋臂a，當(dāng)雙向開關(guān) \* MERGEFORMAT 中的功率開關(guān)管導(dǎo)通（MERGEFORMAT ＝1）時(shí)，整流器輸入端電壓 MERGEFORMAT 被鉗位于直流母線中點(diǎn)O，以O(shè)為參考點(diǎn)，則有MERGEFORMAT ＝0。當(dāng)MERGEFORMAT 中的功率開關(guān)管關(guān)斷（ \* MERGEFORMAT ＝0）時(shí)，整流器a相電流 \* MERGEFORMAT ＞0， MERGEFORMAT ＝ \* MERGEFORMAT ；a相電流 \* MERGEFORMAT ＜0， MERGEFORMAT ＝ \* MERGEFORMAT 。因此，橋臂a有3個(gè)狀態(tài)。同理得到橋臂b、c的狀態(tài)。如圖3所示，通過阻尼注入，使電流快速收斂到期望值，對(duì)MERGEFORMAT 形成了有效控制，但是為進(jìn)一步提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，可以增加電壓外環(huán)PI控制器，使直流側(cè)電壓MERGEFORMAT 快速收斂并穩(wěn)定于期望值MERGEFORMAT ，形成以無源控制為主，PI控制為輔的無源混合控制器。電壓外環(huán)主要是維持輸出直流電壓恒定，并用PI控制器的輸出為整流器 \* MERGEFORMAT 的期望電流Ⅰ和整流器 \* MERGEFORMAT 的期望電流Ⅱ加權(quán)，作為電流內(nèi)環(huán)的給定值；整流器 \* MERGEFORMAT 的電流內(nèi)環(huán)采用無源控制器Ⅰ，得到開關(guān)函數(shù)，進(jìn)一步通過SPWM模塊驅(qū)動(dòng)整流器單元；整流器 \* MERGEFORMAT 電流內(nèi)環(huán)采用無源控制器Ⅱ，實(shí)現(xiàn)dq軸的解耦控制，得到開關(guān)函數(shù)Sd、Sq，進(jìn)一步通過SVPWM來驅(qū)動(dòng)整流器。