一种三相高功率因数整流器的控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三相高功率因数整流器的控制电路，属于电气控制领域。它包括输入高频滤波电路、三相输入电感和三相整流电路，还包括开关管功率电路、输出整流滤波电路、分压检测电路、输入电流检测单元、单周期控制器以及开关管驱动电路。它可以实现三相高功率因数整流，可以得到较高精度的稳态输出电压，抗干扰能力强。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气控制领域，更具体地说，涉及一种采用单周期单相PFC芯片，对解耦后的三相电路进行控制，实现了三相高功率因数输入的整流器。
技术介绍
随着国民经济的发展，各种用电设备越来越多。由于大多用电设备的输入采用的是非可控整流方式，用电设备输入端电流的谐波含量很高，这样就给电网带来了大量的“谐波污染”，而且增加了电网的损耗。为了减少装置对电网的谐波污染和电磁干扰，提出了相应的谐波抑制方法和功率因素校正电路，因此需在用电设备的输入增加一级功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)装置，以减小输入端谐波污染和提高功率因数。单相PFC技术的研究已经非常成熟，已有不少集成控制芯片，如UC3854、IR1150S、LT1508、ML4819等，而三相PFC整流装置具有更多的优点:(I)输入功率更高，可达几千瓦以上；(2 )三相输入功率的脉动之和为零，而输出功功率的脉动为单相的三分之一，输出电容可取得较小，整流器的动态响应更快。三相PFC技术仍是近年来国内外研究的热点。三相高功率因数整流技术的研究主要集中在PWM控制方式和拓扑结构上，目前基于不同的拓扑结构已有大量研究。中国杂志《中国电机工程学报》2012年06期文献《直功率因数三相单管Boost PFC变换器》与《电工电能新技术》2003年02期文献《双开关三相四线PFC电路的研究》提出了一种采用了单开关和双开关的拓扑结构，开关数量较少，控制简单，但由于开关器件的开关应力较大，且电路工作在DCM (电流断续模式)模式下，THD仍t:匕较大。((A Universal Vector Controller for Four-Quadrant Three-Phase PowerConverters)) 一文中采用基于数字DSP控制的六开关拓扑结构，采用六只开关管，开关数目较多，导通损耗大，·控制算法比较复杂，不易实现。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中在控制相对简单时控制效果较差且在效果较好时控制复杂并难以实现的缺点，本专利技术提供了一种三相高功率因数整流器的控制电路，它可以实现三相高功率因数整流，可以得到较高精度的稳态输出电压，抗干扰能力强，并且易于实现。2.技术方案本专利技术的目的通过以下技术方案实现:一种三相高功率因数整流器的控制电路，包括输入高频滤波电路、三相输入电感和三相整流电路，还包括开关管功率电路、输出整流滤波电路、分压检测电路、输入电流检测单元、单周期控制器以及开关管驱动电路；所述的输入高频滤波电路包括三个参数相同的高频滤波电容Ca、Cb和C。，Ca、Cb和C。的一端分别对应接至电网A相电压输入端、电网B相电压输入端和电网C相电压输入端，另一端同时接至三相四线电的中性线，中性线接地；所述的三相输入电感包括三个参数相同的高频BOOST电感La、Lb和Lc ； 所述的三相整流电路包括三个桥臂，即A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂；所述的开关管功率电路包括三个双向开关管Sa、Sb和S。；电网A相输入电压经电感La接至A相桥臂中点A和双向开关管Sa的一端，电网B相输入电压经电感Lb接至B相桥臂中点B和双向开关管Sb的一端，电网C相输入电压经电感L。接至C相桥臂中点C和双向开关管S。的一端；所述的双向开关管Sa、Sb和S。的另一端同时接入电网中性线并由开关管驱动电路驱动；所述的三相整流电路、输出整流滤波电路和分压检测电路依次连接；所述的单周期控制器分别与分压检测电路、输入电流检测单元和开关管驱动电路相连接；所述的输入电流检测单元分别检测流经电感La、Lb和L。后的电流。优选地，所述的双向开关管Sa、Sb和S。每个都由四个整流二极管Dn、Di2、Di3、Di4与一个IGBT管Ki组成，Di2的阴极与Dil阳极相连，Dil的阴极接至i相电路中电感一端，Di4的阴极与Di3阳极相连，Di3的阴极接至中线，Dil的阴极、Di3的阴极和IGBT的集电极连接在一起，Di2的阳极、Di4的阳极和IGBT的发射极连接在一起，其中，i=a、b、c，IGBT管的栅极与开关管驱动电路相连接。优选地，所述的三相整流电路包括六个快恢复二极管Dap、Dbp、Dep、Dan、Dbn和Dm，Dap的阳极与Dan的阴极相连组成A相桥臂，Dbp的阳极与Dbn的阴极相连组成B相桥臂，Dct的阳极与Dm的阴极相连组成C相桥臂，Dap, Dbp, Dcp的阴极连接在一起，同时Dm、Dbn和Dm的阳极连接在一起。优选地，所述的输出整流滤波电路包括两个输出电解电容Cp、Cn，所述输出电解电容Cp的负极与所述输出电 解电容Cn的正极相连，连接点接中性线，所述输出电解电容Cp的正极连接Dap、Dbp和Dc5的阴极，所述输出电解电容Cn的负极连接Dm、Dbn和Dm的阳极。优选地，所述的分压检测电路包括输出电压采样电阻RFB1、Rfb2，输出欠电压采样电阻Rmp1、Rbop2和输出过电压米样电阻Rwp1、R0Vp2，各组电压米样电阻相串联后并联在输出电容Cp的两端，且从各组电压采样电阻串联的连接处引出导线分别接入所述的单周期控制器。优选地，所述的单周期控制器包括三个单周期单相PFC控制芯片IR1153S，输出电压U。的取样值Vfb分别接至三个芯片IR1153S的VFB引脚，与芯片内部基准电压Vkef比较后的差值经过PI调解器得到Vm (由引脚COMP产生)，三个芯片的COMP引脚并联到一点，再共用一个外接电路，构成一个电压误差放大环节，保证每相的电压误差放大值Vm相同，从而达到理想控制效果，输出过电压采样电压Vwp分别接到三个芯片的OVP 口，当该电压大于芯片内给定电压值，三路输出占空比信号皆为零，起到过电压保护的作用，输出欠电压采样电压Vbqp分别接到三个芯片的BOP 口，该电压值小于芯片设定值时，同时封锁三路占空比信号，起到软启动的作用；所述的开关管驱动电路由M57959L芯片及其外围电路构成。优选地，所述的输入电流检测单元包括三个输入电流采样电路，每个输入电流采样电路由电流传感器和电流信号绝对值放大电路依次连接构成；所述的三个电流传感器的输入端分别采样三路电感电流值，所述的电感电流采样的输出信号经绝对值放大电路的输出端与单周期控制器相连接。专利技术原理:基于本专利技术的三相高功率因数整流器的控制电路，若在A相输入电压处于正半周期时Sa开通，则La正向电流不断增加，当Sa关断时，整流桥的上桥臂二极管Dap导通，La给电容Cp充电的同时还给负载供电，La正向电流不断下降；相反若在A相输入电压处于负半周期时Sa开通，则La反向电流不断增加，当开关管Sa关断时，整流桥的下桥臂二极管Dan导通，La给电容Cn充电的同时也给负载供电，La反向电流不断下降；当Sa导通时，电感La两端电压为电网电压Ua ；Sa关断时，若Ua处于正半周，电感La两端电压为Ua-Up (Up为Cp两端电压)，若电网电压处于负半周，电感La两端电压为Ua-UN (队为匕两端电压)；由伏秒平衡可得，Ua= (1-Da)Up (Ua>0), -Ua= (1-Da) Un (Ua〈0)，电路达到稳定状态时，两电容上的电压均衡且为输出电压U。的一半，即Up=Un=0.5U。；因此，Uj=0.5 (1-Da) U。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相高功率因数整流器的控制电路，包括输入高频滤波电路（1）、三相输入电感（2）和三相整流电路（3），其特征在于，还包括开关管功率电路（4）、输出整流滤波电路（5）、分压检测电路（6）、输入电流检测单元（7）、单周期控制器（8）以及开关管驱动电路（9）；所述的输入高频滤波电路（1）包括三个参数相同的高频滤波电容Ca、Cb和Cc，Ca、Cb和Cc的一端分别对应接至电网A相电压输入端、电网B相电压输入端和电网C相电压输入端，另一端同时接至三相四线电的中性线，中性线接地；所述的三相输入电感（2）包括三个参数相同的高频BOOST电感La、Lb和Lc；所述的三相整流电路（3）包括三个桥臂，即A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂；所述的开关管功率电路（4）包括三个双向开关管Sa、Sb和Sc；电网A相输入电压经电感La接至A相桥臂中点A和双向开关管Sa的一端，电网B相输入电压经电感Lb接至B相桥臂中点B和双向开关管Sb的一端，电网C相输入电压经电感Lc接至C相桥臂中点C和双向开关管Sc的一端；所述的双向开关管Sa、Sb和Sc的另一端同时接入电网中性线并由开关管驱动电路（9）驱动；所述的三相整流电路（3）、输出整流滤波电路（5）和分压检测电路（6）依次连接；所述的单周期控制器（8）分别与分压检测电路（6）、输入电流检测单元（7）和开关管驱动电路（9）相连接；所述的输入电流检测单元（7）分别检测流经电感La、Lb和Lc后的电流。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方炜，王智，刘晓东，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：实用新型
国别省市：