一種基于lcl濾波的大功率pwm整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種脈沖寬度調(diào)制PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。脈沖寬度調(diào)制PWM整流器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括單相PWM整流器和采用三相四線制PWM整流器，通過采用LCL濾波器取代傳統(tǒng)L濾波器達(dá)到更好的濾波效果。PWM整流器控制方法是基于SPWM方式的脈寬調(diào)制技術(shù)，采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的控制方式。公共的電壓外環(huán)和獨(dú)立的電流內(nèi)環(huán)均采用PI控制方式，分別對公共的電壓外環(huán)和獨(dú)立的電流內(nèi)環(huán)設(shè)置P、I參數(shù)，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)電流與電壓同相位，降低電網(wǎng)側(cè)諧波含量，減小諧波污染。
【專利說明】—種基于LCL濾波的大功率PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于LCL濾波的大功率PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體涉及一種關(guān)于分布式電源，應(yīng)用于可再生能源發(fā)電并網(wǎng)，充放電及其儲能等系統(tǒng)的電力電子整流器。

【背景技術(shù)】
[0002]在所有的電力變換裝置中，整流電路出現(xiàn)的最早。常見的電能變換電路包括整流電路、逆變電路、交交變頻電路和直流升降壓電路。除了直接使用市電的設(shè)備外，大部分的用電設(shè)備的取電是通過將電網(wǎng)的電能進(jìn)行相應(yīng)的直流或交流變換所得，即先將市電轉(zhuǎn)換成用電設(shè)備所需的交流電或者直流電，然后將變換的電能輸送給用電設(shè)備使用。即使是交交變頻電路也往往先進(jìn)行整流變換，然后再進(jìn)行逆變變換。據(jù)1992年日本電氣學(xué)會的報(bào)道，所有的電力電子設(shè)備中，整流裝置占到了 70%之多。鑒于整流裝置的總量很大，常規(guī)整流環(huán)節(jié)廣泛采用二極管不控整流電路或者晶閘管相控整流電路，因而對電網(wǎng)注入了大量諧波及無功，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)很低，造成了嚴(yán)重“污染”。由于大量電力電子裝置通過變流器與電網(wǎng)相連，存在網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低以及輸入電流諧波成分高的問題。但是伴隨著電力電子發(fā)展和用電設(shè)備的諧波標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，如何達(dá)到節(jié)約能源、減低成本、減小諧波污染、達(dá)到綠色的電能變換的目的，需要更多的理論研究和探索。
[0003]自從上個(gè)世紀(jì)80年代后期開始將PWM(脈沖寬度調(diào)制)技術(shù)引入整流器控制中，高功率因數(shù)的PWM整流器技術(shù)已成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。并已經(jīng)取得了很多研究成果，PWM整流器往往通過改進(jìn)的Boost電路來實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，其中比較新穎的結(jié)構(gòu)是采用雙路Boost并聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是，雙路Boost電路必然要用兩個(gè)電感，電感作為Boost電路的核心元器件，電感體積較大，其量值選取決定了整流裝置的體積大小，也是原料成本重要組成部分。
[0004]電感作為磁性元器件，由于雙路Boost并聯(lián)的結(jié)構(gòu)兩個(gè)電感分別工作在電網(wǎng)正、負(fù)半周內(nèi)，對于單個(gè)電感而言，在其工作的半周內(nèi)，如不能及時(shí)恢復(fù)其初始狀態(tài)，磁芯就容易飽和，流過的電流變化不會發(fā)生能量傳遞，能量消耗在線圈上，長時(shí)間、大功率的場合下，線圈繞組會發(fā)熱，不可避免的會影響電感值的精確性，因此對控制器的設(shè)計(jì)帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
[0005]并且PWM整流器由于采用PWM調(diào)制方法導(dǎo)致電網(wǎng)電流中含有開關(guān)頻率附近的高次諧波，這會對電網(wǎng)中的其他EMI敏感設(shè)備產(chǎn)生影響，因此必須在電網(wǎng)和整流器之間設(shè)置濾波器，抑制電流中的高頻諧波，同時(shí)將正弦的電網(wǎng)電壓和脈沖狀的交流側(cè)電壓隔離開來。傳統(tǒng)PWM整流器網(wǎng)側(cè)濾波器采用L型濾波器，將高次諧波電流限制在一定范圍內(nèi)。雖然L型濾波器簡單實(shí)用，但是在大功率應(yīng)用場合，開關(guān)頻率相對較低(l-2kHz)，使得網(wǎng)側(cè)電流滿足相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)所需的電感值太大。這會帶來以下問題:使得網(wǎng)側(cè)電流變化率下降，降低系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能。
[0006]現(xiàn)有的三相PWM往往采用三相三線制的接法，三相間存在相互耦合，故而對其控制往往需要進(jìn)行矢量變換以實(shí)現(xiàn)三相解耦，即將三相abc靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下進(jìn)行建模與控制，其復(fù)雜性不言而喻，實(shí)際實(shí)現(xiàn)也較為復(fù)雜。
[0007]PWM整流器在啟動時(shí)，電網(wǎng)電壓將通過電感給母線電容從零電壓充電，可能會引起電路諧振，或者電感瞬態(tài)飽和，產(chǎn)生較大的沖擊電流，該沖擊電流有可能會損害電路元件，影響電路的安全工作狀態(tài)，對PWM整流器的安全性和可靠性帶來威脅。
[0008]因此，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，設(shè)計(jì)一種可避免磁性元件飽和，控制邏輯難度低，且安全可靠的的PWM整流器拓?fù)浼捌淇刂撇呗陨鯙楸匾?br>

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]技術(shù)問題:本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)PWM整流，減小輸入電網(wǎng)的諧波含量，改善電能質(zhì)量，并且可以應(yīng)用在中大功率場合的脈寬調(diào)制PWM整流器拓?fù)浼捌淇刂品椒ā?br> [0010]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的一種基于LCL濾波的大功率PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為單相PWM整流器，包括網(wǎng)側(cè)濾波電感、變流器側(cè)濾波電感、交流濾波電容、第一晶閘管、第二晶閘管、第一二極管、第二二極管、第一全控型開關(guān)開關(guān)、第二全控型開關(guān)開關(guān)、第一電容、第二電容、負(fù)載和中線，所述網(wǎng)側(cè)濾波電感一端與電網(wǎng)相接，另一端同時(shí)與變流器側(cè)濾波電感和交流濾波電容的一端相接，變流器側(cè)濾波電感的另一端同時(shí)與第一晶閘管的陽極和第二晶閘管的陰極相接，交流濾波電容的另一端與中線相連，第一晶閘管的陰極同時(shí)與第一二極管的陽極和第一全控型開關(guān)的集電極相接，第一二極管的陰極同時(shí)與第一電容一端和負(fù)載一端連接，第一全控型開關(guān)的發(fā)射極和第二全控型開關(guān)開關(guān)的集電極連接在中線上，晶閘管的陽極同時(shí)與第二二極管的陰極和第二全控型開關(guān)開關(guān)的發(fā)射極相接，第二二極管的陽極同時(shí)與第二電容一端和負(fù)載另一端連接，第一電容另一端和第二電容另一端連接在中線上。
[0011]本發(fā)明PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，第一全控型開關(guān)和第二全控型開關(guān)可以為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、集成門極換流晶閘管(IGCT)或電力場效應(yīng)晶體管(PowerM0SFET)。
[0012]本發(fā)明提供的另一種PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為三相四線制PWM整流器，由三個(gè)上述單相PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并聯(lián)組成，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共用一套第一電容、第二電容、負(fù)載和中線。
[0013]上述的三相四線制PWM整流器中，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別為A相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、B相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、C相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述A相路拓?fù)潆娊Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)側(cè)濾波電感一端與電網(wǎng)A相連接，B相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)側(cè)濾波電感一端與電網(wǎng)B相連接、C相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)側(cè)濾波電感一端與電網(wǎng)C相連接，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)涞慕涣鳛V波電容的一端并聯(lián)后連接在中線上，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)涞牡谝欢O管的陰極并聯(lián)后同時(shí)與第一電容一端和負(fù)載一端連接，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)涞牡诙O管的陽極并聯(lián)后同時(shí)與第二電容一端和負(fù)載另一端連接。
[0014]PWM整流器的控制電路包括電壓反饋環(huán)節(jié)、電壓PI環(huán)節(jié)、電網(wǎng)電壓檢測環(huán)節(jié)，鎖相環(huán)節(jié)、乘法器、電流反饋環(huán)節(jié)、電流PI環(huán)節(jié)和脈寬調(diào)制PWM環(huán)節(jié)。
[0015]電壓反饋環(huán)節(jié)反饋直流母線的電壓并與給定電壓VMf比較得到輸出電壓的誤差信號Λ V，將電壓誤差信號AV送入電壓PI環(huán)節(jié)得到給定電流信號的幅值im。通過對電網(wǎng)信號檢測環(huán)節(jié)得到即時(shí)的電網(wǎng)電壓信號，經(jīng)過鎖相環(huán)節(jié)可以得到電網(wǎng)電壓的相位信號sin Θ，將給定電流信號的幅值im與電網(wǎng)電壓的相位信號sin0送入乘法器，乘法器的輸出信號Uf作為交流輸入側(cè)電流的給定信號，電流反饋環(huán)節(jié)反饋交流側(cè)實(shí)際的電流并與交流輸入側(cè)電流的給定信號iMf比較，從而得到交流輸入側(cè)輸入電流的誤差信號Λ i，將電流誤差信號Λ i送入電流PI環(huán)節(jié)，將電流PI環(huán)節(jié)的輸出信號送入脈寬調(diào)制PWM環(huán)節(jié)，脈寬調(diào)制PWM環(huán)節(jié)的輸出作為控制信號，以用于控制PWM整流器中開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0016]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]I)以單相PWM整流器為例。電感是PWM整流器的核心元件，電感值的選取是設(shè)計(jì)控制器的前提和基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)拓?fù)渲?，通過對晶閘管的通斷控制，在電網(wǎng)電壓正負(fù)半周內(nèi)，均可實(shí)現(xiàn)Boost運(yùn)行。更重要的，該電感在電網(wǎng)電壓正負(fù)內(nèi)均處于工作狀態(tài)，流經(jīng)電感的電流也隨著電網(wǎng)電壓正負(fù)交替流動，根據(jù)鐵磁材料的磁滯回線可知，這有益于磁芯回復(fù)初始狀態(tài)，相較于傳統(tǒng)的雙路Boost的拓?fù)涠?，這樣的設(shè)計(jì)可以有效減小電感的磁飽和導(dǎo)致的發(fā)燙問題，不僅可以延長電感的使用壽命，還可以保證電感的量值的精確性，對于控制器的設(shè)計(jì)提供了可靠的硬件基礎(chǔ)。
[0018]2)電感是整流器的核心器件，相較于L型濾波器，雖然其簡單實(shí)用，但是在大功率應(yīng)用場合，開關(guān)頻率相對較低(l-2kHz)，使得網(wǎng)側(cè)電流滿足相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)所需的電感值太大。這會帶來以下問題:使得網(wǎng)側(cè)電流變化率下降，降低系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能。通過采用LCL濾波器取代傳統(tǒng)L濾波器可以達(dá)到更好的濾波效果時(shí)，這在中大功率應(yīng)用場合具有優(yōu)勢。
[0019]3)對于常見的三相PWM整流器往往都是采用三相三線制的接法，此種接法三相間存在相互耦合，故而對其控制往往需要進(jìn)行矢量變換以實(shí)現(xiàn)三相解耦，即將三相abc靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下進(jìn)行建模與控制，其控制復(fù)雜性不言而喻。本發(fā)明所述的三相PWM整流器由于其采用三相四線制接法，其中三相彼此相互獨(dú)立，對于三相的控制可獨(dú)立為分別對單相進(jìn)行控制，即，通過對公共電壓的外環(huán)的PI控制得到三相的參考電流幅值信號，再通過對獨(dú)立的單相進(jìn)行鎖相環(huán)節(jié)，得到每一相的獨(dú)立的電流內(nèi)環(huán)的參考相位，通過乘法器可得到每一相電流的參考電流信號，設(shè)置三相各自的電流內(nèi)環(huán)PI，可用于控制每一相的電流，達(dá)到控制目的。相較于三相三線制的拓?fù)涠?，其控制策略的邏輯難度大大降低。
[0020]4)當(dāng)PWM整流器在剛啟動時(shí)，輸入的電網(wǎng)電壓通過電感要給母線電容從零電壓充電，這可能弓I起電路諧振和電感瞬態(tài)飽和，會產(chǎn)生很大的沖擊電流，這可能會損害電路工作的安全性與可靠性，本發(fā)明為了電路安全防止過流損壞，在單相PWM整流器和三相PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中可通過軟啟動方式減小對電路的沖擊，即在開啟的時(shí)候，預(yù)先設(shè)置一個(gè)啟動周期，在啟動周期內(nèi)通過逐步增大晶閘管的導(dǎo)通角，直至導(dǎo)通角為180°，從而達(dá)到緩沖電路沖擊電流,提高PWM整流器安全性和可靠性的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明單相PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2是本發(fā)明三相四線制PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是本發(fā)明PWM整流器的控制方法示意框圖。
[0024]圖中有:電網(wǎng)電壓e、網(wǎng)側(cè)濾波電感Lf、變流器側(cè)濾波電感Lp交流濾波電容Cf、第一晶閘管?\、第二晶閘管Τ2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一全控型開關(guān)開關(guān)S1、第二全控型開關(guān)開關(guān)S2、第一電容Q、第二電容C2、負(fù)載&、中線N、電網(wǎng)電壓ea、電網(wǎng)電壓eb、電網(wǎng)電壓e。、A相網(wǎng)側(cè)濾波電感Lga、A相變流器側(cè)濾波電感Lra、A相交流濾波電容Cfa、A相第一晶閘管Tal、A相第二晶閘管Ta2、A相第一二極管Dal、A相第二二極管Da2、A相第一全控型開關(guān)開關(guān)Sal、A相第二全控型開關(guān)開關(guān)Sa2、B相網(wǎng)側(cè)濾波電感Lgb、B相變流器側(cè)濾波電感Lrt、B相交流濾波電容Q、B相第一晶閘管Tbl、B相第二晶閘管Tb2、B相第一二極管Dbl、B相第二二極管Db2、B相第一全控型開關(guān)開關(guān)Sbl、B相第二全控型開關(guān)開關(guān)Sb2、C相網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg。、C相變流器側(cè)濾波電感Lm、C相交流濾波電容Cf。、C相第一晶閘管Tw C相第二晶閘管Tc2> C相第一二極管Del、C相第二二極管De2、C相第一全控型開關(guān)開關(guān)Sel、C相第二全控型開關(guān)開關(guān)S&PWM整流器模塊、給定電壓VMf、誤差信號Λ V、給定電流信號的幅值im、電網(wǎng)電壓的相位信號sin0、電流的給定信號iMf、輸入電流的誤差信號Λ 1、電壓反饋環(huán)節(jié)1、電壓PI環(huán)節(jié)2、電網(wǎng)電壓檢測環(huán)節(jié)3、鎖相環(huán)節(jié)4、乘法器5、電流反饋環(huán)節(jié)6、電流PI環(huán)節(jié)7和脈寬調(diào)制PWM環(huán)節(jié)8，其中，第一全控型開關(guān)和第二全控型開關(guān)可以為IGBT、IGCT和電力場效應(yīng)晶體管(Power M0SFET)。

【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0026]本發(fā)明提供的一種PWM整流器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為單相PWM整流器和采用三相四線制PWM整流器。如圖1所示，該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為單相PWM整流器，包括網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg、變流器側(cè)濾波電感L、交流濾波電容Cf、第一晶閘管?\、第二晶閘管Τ2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一全控型開關(guān)開關(guān)S1、第二全控型開關(guān)開關(guān)S2、第一電容Q、第二電容C2、負(fù)載&和中線N，所述全控型開關(guān)為可以為IGBT、IGCT和電力場效應(yīng)晶體管(Power M0SFET)。網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg —端與電網(wǎng)相接，另一端同時(shí)與變流器側(cè)濾波電感L和交流濾波電容Cf的一端相接，變流器側(cè)濾波電感L的另一端同時(shí)與第一晶閘管?\的陽極和第二晶閘管Τ2的陰極相接，交流濾波電容(^的另一端與中線Ν相連，第一晶閘管?\的陰極同時(shí)與第一二極管01的陽極和第一全控型開關(guān)Si的集電極相接，第一二極管Di的陰極同時(shí)與第一電容仏一端和負(fù)載&一端連接，第一全控型開關(guān)Si的發(fā)射極和第二全控型開關(guān)開關(guān)S2的集電極與中線N相連，晶閘管T2的陽極同時(shí)與第二二極管D2的陰極和第二全控型開關(guān)開關(guān)S2的發(fā)射極相接，第二二極管d2的陽極同時(shí)與第二電容c2 —端和負(fù)載&另一端連接，第一電容Ci另一端與第二電容C2另一端與中線N相連。
[0027]如圖2所示，該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為三相四線制PWM整流器，由三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并聯(lián)組成，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共用一套第一電容Q、第二電容C2、負(fù)載Rl和中線N。三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別為A相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、B相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、C相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述A相路拓?fù)潆娊Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)側(cè)濾波電感Lga —端與電網(wǎng)A相連接，B相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)側(cè)濾波電感Lgb—端與電網(wǎng)B相連接、C相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)側(cè)濾波電感Lg。一端與電網(wǎng)C相連接，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)涞慕涣鳛V波電容Cfa、Cfb、Cfc的一端并聯(lián)后同時(shí)與中線N相連，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)涞牡谝欢O管Dal、Dbl >Dcl的陰極并聯(lián)后同時(shí)與第一電容C1 一端和負(fù)載& 一端連接，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)涞牡诙O管Df^DbyDci2的陽極并聯(lián)后同時(shí)與第二電容C2 —端和負(fù)載Rlj另一端連接。
[0028]此外，PWM整流器的單個(gè)負(fù)載連接方式可以按照如圖1、圖2中&所示，負(fù)載也可以是多個(gè)負(fù)載，如采用兩個(gè)負(fù)載，可以相互串聯(lián)后，再并聯(lián)于電WCpC2兩端，也可以分別并聯(lián)在電容Cp C2兩端，再將兩個(gè)負(fù)載公共連接端與中線N相連。如果負(fù)載個(gè)數(shù)大于等于三個(gè)，可以相互串聯(lián)后，再并聯(lián)在電容CpC2兩端，也可以并聯(lián)在電容CpC2兩端的同時(shí)再選擇其中某兩個(gè)負(fù)載的公共連接端與中線相連。
[0029]如圖3所示，PWM整流器控制電路包括電壓反饋環(huán)節(jié)1、電壓PI環(huán)節(jié)、電網(wǎng)電壓檢測環(huán)節(jié)，鎖相環(huán)節(jié)、乘法器、電流反饋環(huán)節(jié)、電流PI環(huán)節(jié)和脈寬調(diào)制PWM環(huán)節(jié)。
[0030]本發(fā)明的工作原理以及工作過程如下:
[0031]啟動過程以單相PWM整流器為例:
[0032]在PWM整流器啟動階段，程序中，需要預(yù)先設(shè)置啟動周期N以及一個(gè)隨時(shí)間增加的控制系數(shù)K，該系數(shù)在啟動周期N內(nèi)，從O線性變化直至為1，最后恒定為I。該系數(shù)對應(yīng)晶閘管的導(dǎo)通角從0°直至到180°。通過啟動程序完成電網(wǎng)電壓對后級母線電容充電，建立起后級電容母線電壓。
[0033]本發(fā)明的三相四線制的PWM整流器的啟動過程與單相PWM整流器類似，主要區(qū)別在于，三個(gè)獨(dú)立的單相PWM整流器，軟起動過程中，選取一相作為主機(jī)相，不妨以A相為主機(jī)相，控制系數(shù)為K，該系數(shù)在啟動周期N內(nèi)，從O線性變化直至為I，最后恒定為I。該系數(shù)對應(yīng)A相第一晶閘管和第二晶閘管的導(dǎo)通角從0°直至到180°。通過啟動程序完成電網(wǎng)電壓對后級母線電容充電，建立起后級電容母線電壓。
[0034]當(dāng)PWM整流器后級母線電壓建立起來后，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，通過把母線電容上的電壓反饋并與給定電壓Vref比較得到輸出電壓的誤差信號AV，將電壓誤差信號AV送入電壓PI環(huán)節(jié)(2)得到給定電流信號的幅值im。通過對電網(wǎng)電壓檢測環(huán)節(jié)(3)得到瞬時(shí)的電網(wǎng)電壓信號，經(jīng)過鎖相環(huán)節(jié)⑷可以得到電網(wǎng)電壓的相位信號sin Θ，將給定電流信號的幅值im與電網(wǎng)電壓的相位信號sin Θ送入乘法器(5),乘法器的輸出信號iMf作為交流輸入側(cè)電流的給定信號，電流反饋環(huán)節(jié)(6)反饋交流側(cè)實(shí)際的電流并與交流輸入側(cè)電流的給定信號iMf比較，從而得到交流輸入側(cè)輸入電流的誤差信號Λ i，將電流誤差信號Ai送入電流PI環(huán)節(jié)(7)，將電流PI環(huán)節(jié)(7)的輸出信號送入脈寬調(diào)制PWM環(huán)節(jié)(8)，脈寬調(diào)制PWM環(huán)節(jié)(8)的輸出作為控制信號，以用于控制PWM整流器中開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0035]以上僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進(jìn)行改進(jìn)和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于LCL濾波的大功率PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為單相PWM整流器，包括網(wǎng)側(cè)濾波電感(Lg)、變流器側(cè)濾波電感(Lr)、交流濾波電容(Cf)、第一晶閘管(T1)、第二晶閘管(T2)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第一全控型開關(guān)開關(guān)⑶)、第二全控型開關(guān)開關(guān)(S2)、第一電容(C1)、第二電容(C2)、負(fù)載(RL)和中線(N)，所述網(wǎng)側(cè)濾波電感(Lg) —端與電網(wǎng)相接，另一端同時(shí)與變流器側(cè)濾波電感(LJ和交流濾波電容(Cf)的一端相接，變流器側(cè)濾波電感(LJ的另一端同時(shí)與第一晶閘管(T1)的陽極和第二晶閘管(T2)的陰極相接，交流濾波電容(Cf)的另一端與中線(N)相連，第一晶閘管(T1)的陰極同時(shí)與第一二極管(D1)的陽極和第一全控型開關(guān)(S1)的集電極相接，第一二極管(D1)的陰極同時(shí)與第一電容(C1) 一端和負(fù)載(R1) —端連接，第一全控型開關(guān)(S1)的發(fā)射極和第二全控型開關(guān)開關(guān)(S2)的集電極連接在中線(N)上，晶閘管(T2)的陽極同時(shí)與第二二極管(D2)的陰極和第二全控型開關(guān)開關(guān)(S2)的發(fā)射極相接，第二二極管(D2)的陽極同時(shí)與第二電容(C2) —端和負(fù)載(?)另一端連接，第一電容(C1)另一端和第二電容(C2)另一端連接在中線(N)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LCL濾波的大功率PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一全控型開關(guān)(S1)和第二全控型開關(guān)(S2)為IGBT、IGCT或電力場效應(yīng)晶體管。
3.一種基于LCL濾波的大功率PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為三相四線制PWM整流器，由三個(gè)權(quán)利要求1或2所述的單相PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并聯(lián)組成，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共用一套第一電容(C)、第二電容(C2)、負(fù)載(Rl)和中線(N)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于LCL濾波的大功率PWM整流器拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)，其特征在于，所述三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別為A相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、B相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、C相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述A相路拓?fù)潆娊Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)側(cè)濾波電感(Lga) —端與電網(wǎng)A相連接，B相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)側(cè)濾波電感(Lgb) —端與電網(wǎng)B相連接、C相電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)側(cè)濾波電感(Lgc) —端與電網(wǎng)C相連接，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)涞慕涣鳛V波電容(Cfa、Cfb、Cf。)的一端并聯(lián)后連接在中線(N)上，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)涞牡谝欢O管(Dal、Dbl、Dj的陰極并聯(lián)后同時(shí)與第一電容(C1) 一端和負(fù)載(?) 一端連接，三個(gè)單相PWM整流器電路拓?fù)涞牡诙O管(DmD1^De2)的陽極并聯(lián)后同時(shí)與第二電容(C2) —端和負(fù)載(R1)另一端連接。
【文檔編號】H02M1/12GK104253549SQ201410536274
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】王念春, 吳曉玉, 宋驍磊, 丁凱, 江志明, 滕春陽, 段靈杰, 辛歡 申請人:東南大學(xué)