基于三相pwm整流与多单元不控整流的混合变换系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及三相整流技术，尤其涉及基于三相电压型PffM整流与多单元不控整流的混合AC/DC变换系统，属于电力电子交流技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业及经济技术的发展，对大功率电源的要求也越来越高，传统的大功率电源谐波大功率因数低，不仅对电网有较大影响同时会造成较大的损耗，为了实现单位功率因数常采用有源滤波器、PFC、三相电压型PffM整流器；其中三相电压型PffM整流器可以从根源上消除输入电流谐波，且具有单位功率因数而受到当前电力电子领域广泛关注，但是由于其成本过高，多机并联存在环流等技术难关而无法普及使用。
【实用新型内容】
[0003]针对现有改善大功率电源谐波及功率因数存在的问题，本实用新型目的在于提供一种稳定可靠成本低廉低电流谐波单位功率因数的大功率混合AC/DC变换系统。
[0004]本实用新型为达到上述目的，所采用的技术方案如下:
[0005]基于三相电压型PffM整流与多单元不控整流的混合AC/DC变换系统，包括:三相电抗器、三相电压型PWM整流模块、三相不可控整流桥模块组、电容、DSP控制电路。所述的三相电抗器一端与三相电网连接，另一端分别与三相电压型PWM整流模块桥臂的中点及各三相不可控整流桥模块桥臂的中点连接，即三相电压型PWM整流模块同三相不可控整流桥模块组的输入端并联连接；所述的三相电压型PWM整流模块采用六开关三相半桥式电路拓扑；所述的三相不控整流器模块组的各个模块均由三相二极管整流桥模块组成。
[0006]所述变换系统的输出有多种可选工作模式:(I)所述的三相不可控整流桥模块组中各三相不控整流桥模块的输出端均与同一个负载RL和电容CL相连实现并联，而三相电压型PffM整流模块不带负载工作，三相电压型PffM整流模块输出仅与电容CO相连；(2)所述的三相不可控整流桥模块组中各三相不控整流桥模块的输出端均与同一个负载RL和电容CL相连实现并联，而三相电压型PffM整流模块带负载工作，此时三相电压型PWM整流模块的输出与电容CO、负载R*并联；(3)所述的三相不可控整流桥模块组中各三相不控整流桥模块的输出端各自独立带负载(R1...RN)，每个负载分别与电容(Cl...CN)并联，而三相电压型PWM整流模块不带负载工作，三相电压型PWM整流模块的输出仅与电容CO相连；
(4)所述的三相不可控整流桥模块组中各三相不控整流桥模块的输出端各自独立带负载(R1...RN)，每个负载分别与电容(Cl...CN)并联，而三相电压型PffM整流模块带负载工作，此时三相电压型PWM整流模块的输出与电容CO、负载R*并联。
[0007]所述三相电抗器的电感量可根据系统谐波及功率的要求选择，作为优选其范围为0.1mH?1.5mH ;所述的电容的电容值根据系统输出电压纹波的要求选择，作为优选其范围为 2000uf ?6000uf。
[0008]用于上述所述的基于三相电压型PffM整流与多单元不控整流的混合AC/DC变换系统控制方法是:(a)利用锁相电路得到a相电网ea的过零点，DSP根据a相电网ea的过零点实时计算电网周期，并以此更改控制周期，同时根据a相电网ea的过零点计算三相输入电网电压值(ea、eb、eC) ; (b)利用电流霍尔传感器分别采样三相电抗器的输入电流值(ia、ib、ic)、采用分压法采样三相电压型PffM整流模块直流侧电容CO两端的直流电压值U*，并通过调理运放电路转换为O?3V电压；(C)DSP控制电路根据采样值((a)和(b)得到的)进行控制计算，具体控制方法可采用常用的前馈解耦控制、电流预测控制、模糊控制来实现单位功率因数控制；在所述的几种工作模式及不同的功率输出级别下，可采用同样的控制方法，不需单独调整，简单易行。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0010]1、成本低、且效率高；
[0011]本系统结构简单，使用时只需要控制一个三相电压型PffM整流模块，根据工作的需求增减并联的三相不控整流模块即可，成本低，效率高。
[0012]2、实现三相不控整流模块直流侧输出电压的可控性；
[0013]采用本系统的结构，可通过控制交流侧电抗器输入电流来控制三相电压型PffM整流模块输入侧电压，从而实现三相电压型PWM整流模块直流侧输出电压的可控。由于本系统三相电压型PWM整流模块与N单元三相不控整流模块组的输入端并联连接，则可实现N单元三相不控整流模块组直流侧输出电压的可控。
[0014]3、输入单位功率因数；
[0015]本系统通过三相电压型PffM整流模块直接控制交流侧电抗器输入电流，间接控制三相电压型PWM整流模块交流输入侧电流，从而调整三相电压型PWM整流模块对系统的无功功率补偿，实现交流输入侧单位功率因数运行。
[0016]4、系统可靠稳定，不存在环流。
[0017]本系统中含有三相不控整流模块，由于二极管的单相导电性，系统不可能产生环流。由于系统只需要控制一个三相电压型PWM整流模块，跟现有系统需要控制两个及以上三相电压型PWM整流模块相比更加可靠稳定。
【附图说明】
[0018]图1a是本实用新型的基于三相电压型PffM整流与多单元不控整流的混合AC/DC变换系统结构框图；
[0019]图1b为三相电压型PffM整流模块结构图；
[0020]图1c为三相不控整流模块单元结构图；
[0021]图1d为三相不可控整流桥模块组各自带负载的结构图；
[0022]图1e为三相电压型PffM整流模块带负载的结构图；
[0023]图2a?图2c分别是工作在模式(一)时的matlab仿真输出电压U*(三相电压型PffM整流模块直流侧输出电压)、Uo (三相不可控整流桥模块组并联时直流侧输出电压)和输入电压ea (电网a相电压)、输入电流ia (交流输入a相电流)的效果图。
[0024]图3a?图3c分别是工作在模式(二)时的matlab仿真输出电压U* (三相电压型PffM整流模块直流侧输出电压)、Uo (三相不可控整流桥模块组并联时直流侧输出电压)和输入电压ea (电网a相电压)、输入电流ia(交流侧a相输入电流)的效果图。
[0025]图4a?图4c分别是工作在模式(三)时的matlab仿真输出电压U* (三相电压型PffM整流模块直流侧输出电压)、Uon (N单元三相不控整流桥模块直流侧各自输出电压)和输入电压ea (电网a相电压)、输入电流ia(交流侧a相输入电流)的效果图。
[0026]图5a?图5c分别是工作在模式(四)时的matlab仿真输出电压U*(三相电压型PffM整流模块直流侧输出电压)、Uon (N单元三相不控整流桥模块直流侧各自输出电压)和输入电压ea (电网a相电压)、输入电流ia(交流侧a相输入电流)的效果图。
【具体实施方式】
[0027]下面将