專利名稱：三相整流器可控上電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種三相整流
器可控上電裝置。
背景技術(shù)：
三相交流電源供電的電力電子變換裝置可以用于電力傳動、電力系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng) 域，這種變換裝置的前級電路一般為不控三相整流橋和儲能電容組合電路，由于儲能電容 的初始電壓為零，在儲能電容零電壓的時候三相交流電壓上電，會產(chǎn)生沖擊電流，造成的結(jié) 果是引起空氣開關(guān)動作，限制開關(guān)容量；網(wǎng)側(cè)電流沖擊過大，引起瞬時電壓跌落，并造成 諧波電流污染；儲能電容空載電壓過高對儲能電容、變頻開關(guān)的耐壓造成危害，為此必須采 取軟上電技術(shù)。 現(xiàn)有電力電子變換裝置中存在諸多需要解決的問題，包括二次上電問題，上電過 程中儲能電容電壓波動較大，線路電流幅值較高，引起空氣開關(guān)誤動作，儲能電容電壓紋波 過大，影響其工作壽命。由于線路分布電感的存在，使得空載電壓過高對儲能電容、變頻開 關(guān)的耐壓造成危害。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種三相整流器可控上電裝置， 具有電路結(jié)構(gòu)簡單、適用不同網(wǎng)壓、上電效果良好的優(yōu)點(diǎn)。 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括整流器和控制器，其 中整流器輸入端分別與三相交流電源的三個火線相連，整流器的輸出端與控制器相連，整 流器的控制端與控制器的輸出端相連。 所述的整流器包括整流橋、負(fù)載電阻、功率二極管、逆導(dǎo)開關(guān)、一個儲能電容、二 個分壓電阻和可控硅，其中整流橋的三個交流輸入端分別與三相交流電源的三個火線相 連，整流橋的輸出直流正極分別與負(fù)載電阻的一端、功率二極管的陰極、可控硅的陽極相 連，整流橋的輸出直流負(fù)極分別與第一儲能電容的負(fù)極、第一分壓電阻的一端相連，形成輸 出負(fù)極端子，負(fù)載電阻的另一端與功率二極管的陽極相連后與逆導(dǎo)開關(guān)的輸入端相連，逆 導(dǎo)開關(guān)的輸出端與可控硅的陰極、第一儲能電容的正極、第二分壓電阻的一端相連，形成輸 出正極端子；第一分壓電阻的另一端與第二分壓電阻的另一端相連后與控制器相連，第一 可控硅的門極與控制器相連。
所述的控制器包括兩個隔離驅(qū)動電路和微控制器，其中第一隔離電路的輸入
端與微控制器連接，第一隔離電路的輸出端與整流器相連，第二隔離電路的輸入端與微控
制器連接，第二隔離電路的輸出端與整流器相連，微控制器與整流器相連。 本實(shí)用新型根據(jù)逆導(dǎo)開關(guān)P麗的有規(guī)律斬波，將整流器后直流電壓的片段傳遞到
儲能電容。逆導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通時間，進(jìn)行RC充電過程，儲能電容電壓上升。逆導(dǎo)開關(guān)關(guān)斷時間，
儲能電容電壓維持不變。所有控制均在控制器的參與下完成，使得儲能電容電壓按照期望曲線上升，達(dá)到最大時可控硅導(dǎo)通，短接負(fù)載電阻和逆導(dǎo)開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡單、附加成本低、 實(shí)現(xiàn)容易等優(yōu)點(diǎn)。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前
提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限 于下述的實(shí)施例。 如圖1所示，本實(shí)施例包括整流器1和控制器2，其中整流器1的輸入端分別與 三相交流電源的三個火線R、 S和T相連，整流器1的輸出端與控制器2相連接輸出控制電 源，整流器1的控制端與控制器2的輸出端相連以接收控制信號。 所述的整流器l包括整流橋BR1、負(fù)載電阻PR1、功率二極管D1、逆導(dǎo)開關(guān)TR1、一 個儲能電容Cl、第一分壓電阻VR1、第二分壓電阻VR2和可控硅TY1，其中負(fù)載電阻PR1與 功率二極管Dl并聯(lián)后與逆導(dǎo)開關(guān)TR1串聯(lián)，該支路與可控硅TY1并聯(lián)，第一分壓電阻VR1 和第二分壓電阻VR2串聯(lián)后與第一儲能電容C1并聯(lián)后的正極輸出端與逆導(dǎo)開關(guān)TR1相連， 整流橋BR1的三個交流輸入端分別與三相交流電源的三個火線R、 S、 T相連，整流橋BR1輸 出直流正極與負(fù)載電阻PR1的一端、功率二極管D1的陰極、可控硅TY1的陽極相連，整流橋 BR1輸出直流負(fù)極與第一儲能電容C1的負(fù)極、分壓電阻VR1的一端相連，形成輸出負(fù)極端 子，負(fù)載電阻PR1的另一端與功率二極管D1的陽極相連后與逆導(dǎo)開關(guān)TR1的輸入端相連， 逆導(dǎo)開關(guān)TR1的輸出端與可控硅TY1的陰極、第一儲能電容C1的正極、分壓電阻VR2的一 端相連，形成輸出正極端子，分壓電阻VR1的另一端與分壓電阻VR2的另一端相連后與控制 器2中模數(shù)轉(zhuǎn)換端口 ADC1相連，可控硅TY1的門極與控制器2中驅(qū)動器DR1輸出相連。 所述的整流橋BR1采用S30VT80，三相額定電流及額定電壓分別為30A/800V ; 所述的負(fù)載電阻PR1為50怖8RJ ;所述的功率二極管D1為HER607 ;所述的逆導(dǎo)開關(guān) TR1為BUP314D，額定電流及額定電壓分別為32A/1200V ;所述的儲能電容C1為CD292 400V/680uF ;所述的第一分壓電阻VR1為插件電阻；所述的第二分壓電阻VR2為插件電阻； 所述的可控硅TY1為KP50A/2000V。 所述的控制器2包括第一隔離電路DR1、第二隔離電路DR2和微控制器DSP，其 中第一隔離電路DR1的輸入信號來源于微控制器DSP的第一脈沖輸出端P麗1，第一脈沖 輸出端P麗1輸出至整流器1中的可控硅TY1的門極，第二隔離電路DR2的輸入信號來源于 微控制器DSP的第二脈沖輸出端P麗2，第二脈沖輸出端P麗1輸出至整流器1中的逆導(dǎo)開 關(guān)TR1的門極，隔離驅(qū)動器DR1的輸入端與微控制器DSP的第一脈沖輸出端P麗l連接，隔 離驅(qū)動器DR1的輸出端與整流器1中的可控硅TY1的門極相連，隔離驅(qū)動器DR2的輸入端 與微控制器DSP的第二脈沖輸出端P麗2連接，隔離驅(qū)動器DR2的輸出端與整流器1中的逆 導(dǎo)開關(guān)TR1的門極相連，微控制器DSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換端子ADC1與整流器1中的第一分壓電阻 VR1和第二分壓電阻VR2的公共端相連。所述的第一隔離驅(qū)動電路DR1和第二隔離電路DR2通過HCPL314邏輯芯片實(shí)現(xiàn)；所述的微控制器DSP通過TMS320F2407核心處理器實(shí)現(xiàn)。 本實(shí)施例通過以下步驟進(jìn)行工作 上電時整流器1中的三相交流網(wǎng)壓施加在不控三相整流橋BR1的三個輸入端，在 輸出端得到6脈動的直流電壓。當(dāng)逆導(dǎo)開關(guān)TR1中絕緣柵雙極型晶體管的門極獲得高驅(qū)動 脈沖時，6脈動的直流電壓通過負(fù)載電阻PR1和第一儲能電容Cl構(gòu)成RC充電電路。當(dāng)逆 導(dǎo)開關(guān)TR1中絕緣柵雙極型晶體管的門極獲得低驅(qū)動脈沖時，直流電壓不能通過負(fù)載電阻 PR1為第一儲能電容C1充電。鑒于絕緣柵雙極型晶體管開關(guān)頻率足夠高，可以認(rèn)為充電電 流幅值決定于此時的直流電壓瞬時值、儲能電容電壓瞬時值和容值大小，一個開關(guān)周期內(nèi) 的電流平均值還決定于占空比的大小。 控制器2中，控制器DSP發(fā)出一個適當(dāng)寬度的脈沖串，通過隔離驅(qū)動器DR2，驅(qū)動整 流器1中的絕緣柵雙極型晶體管1導(dǎo)通和關(guān)斷，進(jìn)行第一次RC充電過程(稱為預(yù)上電)，第 一儲能電容C1獲得一個電壓值。接著，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC1檢測整流器1中的分壓電阻VR1 與VR2的分壓值，判斷第一儲能電容C1的實(shí)際電壓。根據(jù)實(shí)際電壓的大小，判斷網(wǎng)側(cè)交流 電壓的大小，作為確定后面上電過程中(稱為后上電)，整流器l中的絕緣柵雙極型晶體管 l導(dǎo)通和關(guān)斷規(guī)律的依據(jù)。后上電過程中，第一儲能電容C1電壓上升可以按照不同曲線進(jìn) 行，如直線上升和拋物線上升。第一儲能電容C1電壓上升到拐點(diǎn)電壓時，控制器DSP發(fā)出 一個適當(dāng)寬度的雙窄脈沖串，通過隔離驅(qū)動器DR1，驅(qū)動整流器1中的可控硅導(dǎo)通，直到后 級變換器啟動運(yùn)行后停止發(fā)出雙窄脈沖串。只要后級變換器停止運(yùn)行，就應(yīng)該發(fā)出雙窄脈 沖串。 本實(shí)施例輸出三相交流輸入線電壓為380V，空載輸出直流電壓538V，額定輸出功 率5kW，上電時間可調(diào)，上電電壓曲線可調(diào)。整流橋BR1的額定電流和額定電壓為30A/800V， 功率二極管D1為超快速反向恢復(fù)型功率二極管，其額定電流和額定電壓25A/1200V，逆導(dǎo) 開關(guān)TR1的絕緣柵雙極型晶體管的額定電流和額定電壓為25A/1200V，可控硅TY1的額定電 流和額定電壓為50A/1200V，第一儲能電容C1為兩只680iiF/400V串聯(lián)，分壓電阻VR1為 220kQ/2W，分壓電阻VR2為lkQ/O. 25W，功率電阻PR1為35 70 Q/50W，隔離驅(qū)動器DR2 為HCPL314，隔離驅(qū)動器DR1采用脈沖變壓器。
權(quán)利要求一種三相整流器可控上電裝置，包括整流器和控制器，其中整流器輸入端分別與三相交流電源的三個火線相連，整流器的輸出端與控制器相連，整流器的控制端與控制器的輸出端相連，其特征在于，所述的整流器包括整流橋、負(fù)載電阻、功率二極管、逆導(dǎo)開關(guān)、一個儲能電容、二個分壓電阻和可控硅，其中整流橋的三個交流輸入端分別與三相交流電源的三個火線相連，整流橋的輸出直流正極分別與負(fù)載電阻的一端、功率二極管的陰極、可控硅的陽極相連，整流橋的輸出直流負(fù)極分別與第一儲能電容的負(fù)極、第一分壓電阻的一端相連，形成輸出負(fù)極端子，負(fù)載電阻的另一端與功率二極管的陽極相連后與逆導(dǎo)開關(guān)的輸入端相連，逆導(dǎo)開關(guān)的輸出端與可控硅的陰極、第一儲能電容的正極、第二分壓電阻的一端相連，形成輸出正極端子；第一分壓電阻的另一端與第二分壓電阻的另一端相連后與控制器相連，第一可控硅的門極與控制器相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相整流器可控上電裝置，其特征是，所述的控制器包括兩 個隔離驅(qū)動電路和微控制器，其中第一隔離電路的輸入端與微控制器連接，第一隔離電路 的輸出端與整流器相連，第二隔離電路的輸入端與微控制器連接，第二隔離電路的輸出端 與整流器相連，微控制器與整流器相連。
專利摘要一種電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域的三相整流器可控上電裝置，包括整流器和控制器，其中整流器輸入端分別與三相交流電源的三個火線相連，整流器的輸出端與控制器相連，整流器的控制端與控制器的輸出端相連。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、附加成本低、實(shí)現(xiàn)容易等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02M7/12GK201490908SQ20092020917
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者楊興華, 楊喜軍, 田書欣 申請人:上海交通大學(xué)