[發明專利]高功率因數雙饋三相整流器

無效

• 申請號: 201010299576.4
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN101976963A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 王玉富
• 申請（專利權）人: 王玉富
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/42;H02P27/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及三相整流器電路，尤其是一種高功率因數能量雙饋三相整流器電路。

背景技術

直流負荷在電網中占有越來越大的比重，二極管式整流器產生很大的電流諧波失真，對電網的穩定以及網上的用電器危害很大。通常認為有源功率因數校正(APFC)技術才能最終解決這一問題，然而經過全世界工程技術人員的多年努力，結果并不理想，尤其是三相電整流。在過去的幾年產生了一些專利，如中國專利CN1949645A，CN101001053A，美國專利US20050093501，PCT專利PCT/JB2006/003334，PCT/US2005/033565等。其中很多的是在探索解決系統的穩定問題。三相PWM整流技術可以實現無諧波的高功率因數整流，同時也可實現能量的雙向傳送，但近年來并沒有得到廣泛的應用，普遍接受的原因是電路復雜、成本高。更為重要的原因是三相整流器的三相電流只有兩個自由度，三相PWM整流技術的控制方式造成的控制條件多余，對系統穩定性的影響是根本的，更何況用于變頻調速時同一系統中多至6個以上PWM調制的互相影響。另一個更重要的原因是三相PWM整流器高頻和工頻共模電壓輸出對電器設備的影響，尤其是變頻調速、風力發電機等領域。

中國專利CN200910157448.3提出的三相電源能量反饋三相電機變頻調速驅動器的整流電路部分三相橋由6只連接成三相橋形式的IGBT或其它可實現電流逆向流通的半導體開關器件取代，3個半導體組合雙向開關組成的阻斷相選擇開關將電壓高的相和電壓低的相關斷，將阻斷相連接至高頻電感，由半橋形式的IGBT控制電流的方向和大小，與主整流器連通。較好的解決了前述問題。但電路比較復雜，并且盡管三相PWM技術存在很大的問題，在一些諧波影響很大的領域，如風力發電，已經有一定量的應用，急需與專利CN200910157448.3相同的從電路的控制上解決方法。

發明內容

本發明的目的是基于世界上用量最多的三相PWM電路拓撲，從控制方法上加以改進，實現阻斷相填補整流技術。

為解決上述任務，本發明采用的解決方案是：將常規三相電源的整流電路中的橋式連接的6只二極管由IGBT或其它可實現電流雙向流通的半導體開關器件取代，即每兩只IGBT串聯，上管的發射極與下管得集電極相連，連結點通過一個升壓電感與三相電中的一相相連，三個上管的集電極相連作為整流器的正極，三個下管的發射極相連作為整流器的負極。

能量前向流通時，該6只IGBT中，對于確定的相位區間常規三相橋式整流器中兩只導通的二極管位置的兩只IGBT可被控制導通，其余的四只必須IGBT保持關斷。體內并聯的體二極管正向導通的IGBT被控制導通或可降低管壓降。能量反向流通時，該6只IGBT中，對于確定的相位區間常規三相橋式整流器中在正向能量流動兩只導通的二極管位置的兩只IGBT一定要被控制導通，其余的四只必須IGBT保持關斷，導通的IGBT體內并聯的體二極管反向，電流通道由導通的IGBT維持。整流器濾波電容容量取值應很小，完全不影響由三相電中電壓高的相和電壓低的相所決定的整流器輸出電壓波形，并且該電壓波動對所述的濾波電容的充放電電流要遠小于工作電流。如此主整流器輸出的電壓波形應如圖3所示，正常直流輸入三相PWM輸出的電機變頻調速控制電路由于電機是典型的對稱線性負載，根據瞬態功率平衡原理，是恒定功率負載，電流波形應如圖4所示，無論是前向的還是后向的。

三相電中處于中間電位的相在通常的整流器中被阻斷，故稱其為阻斷相，如圖2中的C相在bc和cd段。此時，當能量前饋時讓與之相連半橋電路的2個IGBT和電感工作于升壓電路狀態，并控制調節該相電流，使電流具有與該相電壓相同的波形，當能量反饋時讓與之相連半橋電路的2個IGBT和電感工作于降壓電路狀態，使電流與該相電壓波形相同方向相反。如此即可以在恒定功率的負載下三相電流都獲得完美的正弦波。