专利名称：一种三相整流平波电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三相整流平波电路。
背景技术：
三相全桥六脉波整流电路输出的直流电压为脉动直流电压，因脉动率
过大，谷值电压为峰值电压的86.6%，所以不能直接利用，现有的三相全 桥六脉波整流电路一般都通过并联滤波电容，以使脉动直流电压平滑。只 有在整流后的脉动直流电压脉高于滤波电容电压时，脉动直流电压才能向 滤波电容充电，该电流为峰值很高的脉冲电流，会造成交流电流的失真， 现有的三相全桥六脉波整流电路会产生大量的输入谐波。在大功率电路中， 通过使用12脉波、16脉波、18脉波、24脉波、30脉波及以上脉波整流电 路可以适当消除谐波。这些多脉波数的电路的实现要借助于移相隔离输入 变压器，而且移相隔离输入变压器与所要驱动的负载功率是一样，这种大 功率的移相隔离输入变压器结构复杂、价格高、运行损耗大。
发明内容
本发明就是为了克服以上的不足，提出了一种三相整流平波电路，其 输出电压平滑而且无需使用大功率的移相隔离输入变压器，进而降低成本。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决 一种三相整流平波 电路，包括第一三相全桥整流器、隔离电路和至少一个补偿电路；所述隔
离电路的输入与第一三相全桥整流器的输入耦合，所述隔离电路的输出与
所述补偿电路的输入耦合；所述第一三相全桥整流器输出和补偿电路输出 相耦合；所有补偿电路的输出合成后与修正波形等效，所述修正波形是将 所述第一三相全桥整流器输出的电压乘以一 1 ，再加上第一三相全桥整流器 输入电压的幅值得到。
优选地，所述补偿电路包括斩波器、旁路电路和第二三相全桥整流器， 所述第二三相全桥整流器与所述斩波器串联后再与所述旁路电路并联；所 述斩波器导通时，第二三相全桥整流器的输出电压与第一三相全桥整流器 的输出电压被叠加输出，所述斩波器关闭时，第一三相全桥整流器的输出 通过旁路电路输出。
所述隔离电路为隔离变压器；所述隔离变压器原边接法为星型，副边 接法为三角型，或者所述隔离变压器原边接法为三角型，副边接法为星型。 所述斩波器为全控型开关器件，所述旁路电路为二极管。 所述第一三相全桥整流器的功率大于第二三相全桥整流器的功率。 所述补偿电路为一个。
所述隔离变压器为降压变压器，输出线电压为输入线电压的13.4%。
所述补偿电路为两个，每个补偿电路之间相互串联。
所述隔离变压器为降压变压器，输出线电压为输入线电压的6.7%。
所述补偿电路为三个，每个补偿电路之间相互串联。
本发明与现有技术对比的有益效果是本发明利用补偿电路与第一三 相全桥整流器串联，补偿电路利用电压叠加原理以填谷的方式对第一三相 全桥整流器输出的电压波形进行修补，使合成后的电压波形平滑和脉动率 下降，本发明通过低成本、高效率的方法改善了输出的电压波形，消除了 谐波。本发明可以减少后级滤波电容的电容量，从而降低整个三相整流平 波电路的成本。
图1是本发明具体实施方式
一的电路结构示意图2是本发明具体实施方式
一的工作波形示意图3是本发明具体实施方式
二的电路结构示意图4是本发明具体实施方式
二的工作波形示意图。
具体实施例方式
下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
一
如图1所示， 一种三相整流平波电路，包括第一三相全桥整流器2、 隔离电路1和补偿电路6。所述隔离电路1的输入与第一三相全桥整流器2 的输入耦合，所述隔离电路1的输入还接有三相电源；所述隔离电路1的 输出与补偿电路6的输入耦合。所述第一三相全桥整流器2输出和补偿电 路6输出相耦合。补偿电路6的输出与修正波形等效，所述修正波形是将 所述第一三相全桥整流器2输出的电压乘以一 1 ，再加上第一三相全桥整流 器2输入电压的幅值得到。所述补偿电路6包括斩波器4、旁路电路5和 第二三相全桥整流器3，所述第二三相全桥整流器3与所述斩波器4串联后再与所述旁路电路5并联；所述斩波器4导通时，第一三相全桥整流器
2的输出电压与第二三相全桥整流器3的输出电压被叠加输出，所述斩波 器4关闭时，第一三相全桥整流器2的输出通过旁路电路5输出。
所述隔离电路1为隔离变压器，所述隔离变压器原边接法为三角型， 副边接法为星型。使第二三相全桥整流器3输出的脉动直流电压的峰值与 第一三相全桥整流器2输出的脉动直流电压的峰值相差30°。当然，也可 以使隔离变压器副边接法为三角型，原边接法为星型。所述隔离变压器是 降压变压器，输出线电压为输入线电压的13.4%。所述第一三相全桥整流 器2的功率大于第二三相全桥整流器3的功率。所述旁路电路为二极管D。 所述斩波器为全控型开关器件Q，用于将第二三相全桥整流器3输出的电 压斩成脉宽调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)波。所述全控型开 关器件可为绝缘栅双极型功率管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称 IGBT)或金属氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor,简称MOSFET)。本具体实施方式
中采用IGBT作为斩波器。 所述IGBT的集电极与第二三相全桥整流器3的输出耦合，其栅极接有控 制信号，其射极与所述二极管D的阴极相耦合，所述二极管D的阳极连接 在第一三相全桥整流器2和第二三相全桥整流器3之间。
所述三相整流平波电路还包括滤波电容C和平波电抗器L，所述滤波 电容C跨接在三相整流平波电路的正输出母线、负输出母线之间。所述平 波电抗器L连接在二极管D的阴极与滤波电容C之间。
上述三相整流平波电路的工作原理如下全控型开关器件Q导通时， 二极管D关闭，第一三相全桥整流器2输出的电流流过第二三相全桥整流 器3，第一三相全桥整流器2的输出电压与第二三相全桥整流器3的输出 电压进行叠加作为整个三相整流平波电路输出；全控型开关器件Q关断时， 二极管D导通，第一三相全桥整流器2输出的电流直接流过二极管，第一 三相全桥整流器2输出的电压就直接作为整个三相整流平波电路输出。这 样，第二三相全桥整流器3利用电压叠加原理以填谷的方式对第一三相全 桥整流器2输出的电压波形进行修补，使合成后的电压波形平滑和脉动率 下降。
如图2所示，上述三相整流平波电路的工作波形分析如下图中W为 第二三相全桥整流器3输出的电压波形示意图，X为第一三相全桥整流器
2输出的电压波形示意图，两者之间的直流电压的峰值相差30。。我们可以 看到第一三相全桥整流器2输出电压的幅值为U、谷值电压为0.866U。为 了使整个三相整流平波电路的输出电压尽可能的平滑，经第二三相全桥整 流器3输出的电压经斩波后应与修正波形M尽可能等效。M的波形是通 过把第一三相全桥整流器2输出的电压乘以一1，再加上U得到的。我们 通过斩波器将第二三相全桥整流器3输出的电压波进行斩波，得到一个脉 宽调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)波形Y。其脉宽在X的谷 值位置最宽，往谷值两边位置逐渐变小。PWM波形Y与修正波形M近乎 等效。这使得在本发明的三相整流平波电路中，第一三相全桥整流器2输 出的电压能被第二三相全桥整流器3输出的电压修补，使合成后的电压波 形平滑、脉动率下降。
具体实施方式
二
如图3所示，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同之处在于补 偿电路6有两个，每个补偿电路6之间相互串联。隔离变压器的输出有两 组，分别与两个补偿电路6的输入耦合，隔离变压器原边接法为三角型， 副边接法都为星型。当然，也可以使隔离变压器副边接法都为三角型，原 边接法为星型。若每个补偿电路6的第二三相全桥整流器3输出的电压相 同，隔离变压器的副边线电压为原边线电压的6.7%，可以构成A、 2A(或 B、 2B) 二种电平，若每个补偿电路6的第二三相全桥整流器3输出的电 压不同，就可以构成A、 B、 A+B三种电平。A、 B分别为两个补偿电路6 的第二三相全桥整流器3输出的电压。本具体实施方式
可以用在高电压的 场合，能减少全控型开关器件Q的耐压值，并降低全控型开关器件Q的开 关频率。这能降低本具体实施方式
所使用的全控型开关器件Q的成本
如图4所示，本具体实施方式
的三相整流平波电路的工作波形分析如 下Y为第二补偿电路的斩波器Q2输出的波形，为脉宽变化的PWM波 形，其脉宽在靠近第一三相全桥整流器2输出电压的谷值位置最宽，往谷 值两边位置逐渐变小；X为第一补偿电路的斩波器Q1输出的波形，也为 脉宽变化的PWM波形，其脉宽在第一三相全桥整流器2输出电压的谷值 位置附近最宽，往谷值两边位置脉宽逐渐变小。W为Q1、 Q2叠加的波形 图，W的波形与修正波形M非常接近。本具体实施方式
通过两个补偿电 路获得的波形与修正波形更为等效，对第一三相全桥整流器2输出的电压进行修正后，可以使整个三相整流平波电路输出的电压波形更平滑。
具体实施方式
三
本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同之处在于补偿电路6有三 个，每个补偿电路6之间相互串联。隔离变压器的输出有三组，分别与三 个补偿电路6的输入耦合，隔离变压器原边接法为三角型，副边接法都为 星型。当然，也可以使隔离变压器副边接法都为三角型，原边接法为星型。
若每个补偿电路6的第二三相全桥整流器3输出的电压相同，隔离变压器 的副边线电压为原边线电压的4.47%，构成A、 2A、 3A (A=B=C)三种电 平，若每个补偿电路6的第二三相全桥整流器3输出的电压各不相同，可 构成A、 B、 C、 A+B、 A+C、 B+C、 A+B+C七禾中电平，A、 B、 C为分别 为三个补偿电路6的第二三相全桥整流器3输出的电压。电平数越多，脉 宽变化且等效修正波形的PWM系列方波的频率就越低、等效效果就越好。
本具体实施方式
中所述第二三相全桥整流器3采用整流二极管构成， 从而降低整个三相整流平波电路的成本。当然也可以采用全控型开关器件 搭建成第二三相全桥整流器3，此时斩波器4可以去掉，直接用第二三相 全桥整流器3的全控型开关器件实现斩波即可。当然也可采用半控型开关 器件(如晶闸管)搭建成第二三相全桥整流器3。显然，补偿电路6中 也可增设滤波电容，该滤波电容与第二三相全桥整流器3并联。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种三相整流平波电路，包括第一三相全桥整流器(2)，其特征在于还包括隔离电路(1)和至少一个补偿电路(6)；所述隔离电路(1)的输入与第一三相全桥整流器(2)的输入耦合，所述隔离电路(1)的输出与所述补偿电路(6)的输入耦合；所述第一三相全桥整流器(2)输出和补偿电路(6)输出相耦合；所有补偿电路(6)的输出合成后与修正波形等效，所述修正波形是将所述第一三相全桥整流器(2)输出的电压乘以-1，再加上第一三相全桥整流器(2)输入电压的幅值得到。
2. 根据权利要求1所述的三相整流平波电路，其特征在于所述补偿电路(6)包括斩波器(4)、旁路电路(5)和第二三相全桥整流器(3)，所述 第二三相全桥整流器(3)与所述斩波器(4)串联后再与所述旁路电路(5) 并联；所述斩波器(4)导通时，第二三相全桥整流器(3)的输出电压与 第一三相全桥整流器(2)的输出电压被叠加输出，所述斩波器(4)关闭 时，第一三相全桥整流器(2)的输出通过旁路电路(5)输出。
3. 根据权利要求2所述的三相整流平波电路，其特征在于所述隔离电路 (1)为隔离变压器；所述隔离变压器原边接法为星型，副边接法为三角型，或者所述隔离变压器原边接法为三角型，副边接法为星型。
4. 根据权利要求2所述的三相整流平波电路，其特征在于所述斩波器为 全控型开关器件(Q)，所述旁路电路为二极管(D)。
5. 根据权利要求2所述的三相整流平波电路，其特征在于所述第一三相 全桥整流器(2)的功率大于第二三相全桥整流器(3)的功率。
6. 根据权利要求2-5任一所述的三相整流平波电路，其特征在于所述补 偿电路(6)为一个。
7. 根据权利要求6所述的三相整流平波电路，其特征在于所述隔离变压 器(1)为降压变压器，输出线电压为输入线电压的13.4%。
8. 根据权利要求2-5任一所述的三相整流平波电路，其特征在于所述补 偿电路(6)为两个，每个补偿电路(6)之间相互串联。
9. 根据权利要求8所述的三相整流平波电路，其特征在于所述隔离变压 器(1)为降压变压器，输出线电压为输入线电压的6.7%。
10. 根据权利要求2-5任一所述的三相整流平波电路，其特征在于所述补 偿电路(6)为三个，每个补偿电路(6)之间相互串联。
全文摘要
本发明公开了一种三相整流平波电路，包括第一三相全桥整流器、隔离电路和至少一个补偿电路；所述隔离电路的输入与第一三相全桥整流器的输入耦合，所述隔离电路的输出与所述补偿电路的输入耦合；所述第一三相全桥整流器输出和补偿电路输出相耦合；所有补偿电路的输出合成后与修正波形等效，所述修正波形是将所述第一三相全桥整流器输出的电压乘以-1，再加上第一三相全桥整流器输入电压的幅值得到。本发明改善了输出的电压波形，消除了谐波、成本低。
文档编号H02M1/14GK101202497SQ20071012504
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者丁振荣 申请人:丁振荣