一种三相输入电压控制方法及电路与流程

1.本技术涉及电压控制的技术领域，尤其是涉及一种三相输入电压控制方法及电路。


背景技术：

2.随着电力质量标准的日益严格，pfc技术已成为电力电子领域中的研究热点。在工业应用及生活用电中，各供配电系统基本都是将工频三相交流电进行整流后使用，而前级整流部分大多采用三相桥式不控整流电路作为基础结构，结合升压型变换器构成升压型功率因数校正电路进行整流。升压型 pfc 电路对后级变换电路的dc/dc变换器应力要求较高，使dc/dc变换器选型困难，且成本上升，针对以上的问题，swiss pfc电路越来越受到国内外学者的关注，此电路输出电压较低且可控，对后级应用电路开关管电压应力要求较低，大大降低了后级电路的应用成本，对散热器要求较低，整体体积较小，可高度集成。在现有的三相swiss pfc电路系统中，需要对输入电压选通器进行控制，pfc电路才能正常可靠运行。
3.目前的控制方式是，输入电压三相静止坐标系abc转换成两相静止坐标系αβ，根据αβ坐标系电压计算出12个扇区，扇区1：0c到30c, 扇区2：30c到60c, 扇区3：60c到90c, 扇区4：90c到120c, 扇区5：120c到150c, 扇区6：150c到180c, 扇区7：180c到210c, 扇区8：210c到240c, 扇区9：240c到270c，扇区10：270c到300c，扇区11：300c到330c, 扇区12：330c到360c, 根据每个扇区开通对应的开关管，扇区1、2开通开关管sa3，扇区7、8开通开关管sa4，扇区3、4开通开关管sa1，扇区9、10开通开关管sa2，扇区5、6开通开关管sa5，扇区11、12开通sa6。
4.针对上述中的相关技术，发明人发现存在以下缺陷：由于在输入相电压不平衡（辐值、频率和相位不平衡）时，需要对输入电压进行复杂的计算，得到正序三相电压（平衡的三相输入电压），方能可靠地控制开关管sa1、sa2、sa3、sa4、sa5、sa6的开通，因此大量的计算严重消耗控制单元的资源。


技术实现要素：

5.为了降低控制单元的资源的消耗，本技术提供一种三相输入电压控制方法及电路。
6.第一方面，本技术提供的一种三相输入电压控制方法及电路，采用如下技术方案：一种三相输入电压控制方法，包括：在三相电压输入至电路的情况下，分别采集a相输入线的相电压，得到电压va，采集b相输入线的相电压，得到电压vb，采集c相输入线的相电压，得到电压vc；比较所述电压va、电压vb和电压vc的绝对值，以使三者中最小电压导通输入电压选通器内的输入电压选通电路，从而使得输入电压选通器导通。
7.通过采用上述技术方案，三相电压输入至电路后，由于只需要简单的比较输入的
三相电压的大小关系，使得三相电压中最小的电压，控制输入电压选通器的导通即可，因此不需要平衡的三相输入电压，也就不需要对输入电压进行复杂的计算，因此降低了控制单元的资源的消耗。
8.可选的，比较所述电压va、电压vb和电压vc的绝对值的具体方法，包括：将所述电压va、电压vb和电压vc传输至dsp中；在所述dsp处理下，获得所述电压va、电压vb和电压vc中的最小电压。
9.通过采用上述技术方案，分别将采集到的电压va、电压vb和电压vc传输至dsp，经过dsp内部的计算和比较处理，从而获得电压va、电压vb和电压vc中的最小电压，比较快捷。
10.可选的，比较所述电压va、电压vb和电压vc的绝对值的具体方法，还包括：通过模拟比较器，比较所述电压va与电压vb，若获得高电平，则所述电压va大于电压vb，若获得低电平，则所述电压va小于电压vb；比较所述电压vb与电压vc，若获得高电平，则所述电压vc大于电压vb，若获得低电平，则所述电压vc小于电压vb；在所述电压va小于电压vb和所述电压vc小于电压vb的情况下，比较所述电压va与电压vc，若获得高电平，则所述电压va大于电压vc，若获得低电平，则所述电压va小于电压vc。
11.通过采用上述技术方案，通过多个模拟比较器分别将电压va、电压vb和电压vc两两比较，从而获得电压va、电压vb和电压vc中的最小电压。
12.可选的，所述采集a相输入线的相电压、采集b相输入线的相电压和采集c相输入线的相电压的具体方式，包括：通过隔离式或非隔离式的方式采集。
13.通过采用上述技术方案，两种电压采集方式，提高电压采样的多样性和适用范围。
14.第二方面，本技术提供了一种三相输入电压控制电路，采用如下技术方案：一种三相输入电压控制电路，包括：电压采样电路，分别采集a相电压，以获得电压va，采集b相电压，以获得电压vb，采集c相电压，以获得电压vc；比较电路，用于比较所述电压va，电压vb和电压vc的绝对值，以获得所述电压va、电压vb和电压vc中的最小电压；输入电压选通电路，由所述电压va、电压vb和电压vc中的最小电压控制导通，从而使得输入电压选通器导通；其中，电压采样电路包括第一采样输入端、第二采样输入端、第三采样输入端、第一采样输出端、第二采样输出端和第三采样输出端，所述第一采样输入端与a相线连接，所述第二采样输入端与b相线连接，所述第三采样输入端与c相线连接；所述第一采样输出端、第二采样输出端和第三采样输出端与比较电路的输入端连接；比较电路的输出端与输入电压选通电路的控制端连接。
15.通过采用上述技术方案，在三相电压输入至电路的情况下，电压采样电路会采集a相电压、b相电压和c相电压，并将获得的电压va、vb和vc传输至比较电路内，比较电路会比较电压va、电压vb和电压vc，从而获得电压va、电压vb和电压vc中的最小电压，使得最小电压控制输入电压选通电路导通；
由于只需要简单的比较输入的三相电压的大小关系，使得三相电压中最小的电压控制输入电压选通器的导通即可，因此不需要平衡的三相输入电压，也就不需要对输入电压进行复杂的计算，因此降低了控制单元的资源的消耗。
16.可选的，所述比较电路包括dsp，所述dsp的输入端与所述比较电路的输入端连接，输出端与所述比较电路的输出端连接。
17.通过采用上述技术方案，电压采样电路将采集到的电压va、电压vb和电压vc输入至dsp芯片内，dsp经过计算和比较后，输出电压va、电压vb和电压vc中的最小值至输入电压选通电路的控制端，从而控制输入电压选通电路的导通。
18.可选的，所述比较电路包括第一模拟比较器a1、第二模拟比较器a2、第三模拟比较器a3和处理器；所述第一模拟比较器a1、第二模拟比较器a2和第三模拟比较器a3的正相输入端和反相输入端均与所述比较电路的输入端连接，所述第一模拟比较器a1、第二模拟比较器a2和第三模拟比较器a3的输出端均与所述处理器的输入端连接，所述处理器的输出端与所述比较电路的输出端连接。
19.通过采用上述技术方案，第一模拟比较器a1比较电压va和电压vb的大小，若电压va大于电压vb，则输出高电平至处理器，若电压va小于电压vb，则输出低电平至处理器；第二模拟比较器a2比较电压vb和电压vc的大小，若电压vc大于电压vb，则输出高电平至处理器，若电压vc小于电压vb，则输出低电平至处理器；在第一模拟比较器a1和第二模拟比较器a2都输出高电平的情况下，处理器判断电压vb为最小电压；在第一模拟比较器a1和第二模拟比较器a2都输出低电平的情况下，使得第三模拟比较器a3比较电压vc和电压va，若电压va大于电压vc，则输出高电平至处理器，处理器判断电压vc为最小电压；若电压va下于电压vc，则输出低电平至处理器，处理器判断电压va为最小电压。
20.可选的，所述电压采样电路包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2、第三分压电阻r3、第四分压电阻r4、第五分压电阻r5和第六分压电阻r6；其中，所述第一分压电压r1的一端与所述第一采样输入端连接，另一端与第二分压电阻r2的一端连接，所述第二分压电阻r2的另一端接地，所述第一采样输出端与所述第二分压电阻r2的一端连接；所述第三分压电阻r3的一端与所述第二采样输入端连接，另一端与第四分压电阻r4连接，所述第四分压电路r4的另一端接地，所述第二采样输出端与所述第四分压电阻r4的一端连接；所述第五分压电阻r5的一端与所述第三采样输入端连接，另一端与第六分压电压r6的一端连接，所述第六分压电阻r6的另一端接地，所述第三采样输出端与所述第六分压电阻r6的一端连接。
21.可选的，所述电压采样电路包括第一变压器t1、第二变压器t2和第三变压器t3，其中，所述第一变压器t1的初级线圈的一端与所述第一采样输入端连接，另一端接地，所述第一变压器t1的次级线圈的一端串联有第一二极管d1，所述第一二极管d1的负极分别与所述第一变压器t1的次级线圈的另一端和第一采样输出端连接；所述第二变压器t2的初级线圈的一端与所述第二采样输入端连接，另一端接地，所述第二变压器t2的次级线圈的一端串联有第二二极管d2，所述第二二极管d2的负极分别与所述第二变压器t2的次级线圈的另一端和第二采样输出端连接；所述第三变压器t3的初级线圈的一端与所述第三采样输入端连接，另一端接地，所述第三变压器t3的次级线圈的一端串联有第三二极管d3，所述第三二极管d3的负极分别与所述第三变压器t3的次级线圈的另一端和第三采样输出端连接；其中，
所述第一变压器t1、第二变压器t2和第三变压器t3的匝比相等，且均为n：1，n是大于0的自然数。
22.可选的，所述电压采样电路还包括第一开关管子电路、第二开关管子电路和第三开关管子电路；所述第一开关管子电路与所述第一变压器t1的初级线圈的另一端串联，所述第二开关管子电路与所述第二变压器t2的初级线圈的另一端串联，所述第三开关管子电路与所述第三变压器t3的初级线圈的另一端串联；所述第一开关管子电路、第二开关管子电路和第三开关管子电路的控制端均与所述dsp的输入端连接。
23.通过采用上述技术方案，通过dsp控制第一开关管子电路、第二开关管子电路和第三开关管子电路的导通，使得a相输入电压、b相输入电压和c相输入电压分别从对应变压器的原边变换到副边，然后送到dsp。
附图说明
24.图1是本技术方法实施例一实施方式的流程框图；图2是图1中步骤s120一实施方式的流程框图；图3是图1中步骤s120另一实施方式的流程框图；图4是本技术电路实施例的一实施方式的电路结构图；图5是图4中电压采样电路的一实施方式的电路结构图；图6是图 4中电压采样电路的另一实施方式的电路结构图；图7是图4中比较电路的一实施方式的电路结构图。
25.附图标记说明：110、电压采样电路；111、第一开关管子电路；112、第二开关管子电路；113、第三开关管子电路；114、第一滤波子电路；115、第二滤波子电路；116、第三滤波子电路；120、比较电路；121、处理器；130、输入电压选通电路。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1-7，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本技术一实施例公开了一种三相输入电压控制方法，参照图1，作为三相输入电压控制方法的一实施方式，三相输入电压控制方法可以包括s110-s120的步骤：s110，在三相电压输入至电路的情况下，分别采集a相输入线的相电压，得到电压va，采集b相输入线的相电压，得到电压vb，采集c相输入线的相电压，得到电压vc；需要说明的是，该相电压可以是瞬时电压。
28.s120，比较电压va、电压vb和电压vc的绝对值，以使三者中最小电压导通输入电压选通器内的输入电压选通电路，从而使得输入电压选通器导通。
29.为了便于理解，例如，电压va是-10v，电压vb是6v，电压vc是4v，那么比较三者的绝对值后，电压vc是三者中最小的相电压，因此使得电压vc导通输入电压选通电路，从而使得输入电压选通器导通；电压va是10v，电压vb是-4v，电压vc是-6v，那么比较三者的绝对值后，电压vb是三者中最小的相电压，因此使得电压vb导通输入电压选通电路，从而使得输入
电压选通器导通；电压va是4v，电压vb是6v，电压vc是-10v，那么比较三者的绝对值后，电压va是三者中最小的相电压，因此使得电压vb导通输入电压选通电路，从而使得输入电压选通器导通。
30.作为步骤s110的一实施方式，步骤s110中采集a相输入线输入的相电压、采集b相输入线输入的相电压和采集c相输入线输入的相电压，可以采用隔离式或非隔离式的方式采集。
31.作为步骤s120的一实施方式，参照图2，步骤s120可以包括s121-s122的步骤：s121，将电压va、电压vb和电压vc传输至dsp中；s122，在dsp处理下，获得电压va、电压vb和电压vc中最小电压。
32.在电压va、电压vb和电压vc传输至dsp（数字信号处理器）中，由dsp内部计算比较处理，从而获得三者中最小电压；运算比较程序可由用户设定。
33.作为步骤s120的另一实施方式，参照图3，步骤s120可以包括s123-s125的步骤：s123，通过模拟比较器，比较电压va与电压vb，若获得高电平，则电压va大于电压vb，若获得低电平，则电压va小于电压vb；s124，比较电压vb与电压vc，若获得高电平，则电压vc大于电压vb，若获得低电平，则电压vc小于电压vb；s125，在电压va小于电压vb和电压vc小于电压vb的情况下，比较电压va与电压vc，若获得高电平，则电压va大于电压vc，若获得低电平，则电压va小于电压vc。
34.若在步骤s123中，比较电压va和电压vb之后，获得高电平；而后在步骤s124中，比较电压vb和电压vc，获得高电平，则最小电压为vc，则不用执行步骤s125；另外，只要是步骤s123和步骤s124不均为高电平，都需要执行步骤s125。
35.另外，需要说明的是，至于是x电压大于y电压时，获得高电平还是低电平，可以根据实际需求设定。其中，x、y仅仅用于示例。
36.本技术实施例的实施原理为：在三相电压输入至电路后，采集a相输入线的相电压，b相输入线的相电压，c相输入线的相电压，从而得到对应的电压va，电压vb和电压vc；而后比较电压va、电压vb和电压vc的绝对值，从而获得三者中的最小电压，并使该电压导通输入电压选通器内的输入电压选通电路，从而使得输入电压选通器导通。
37.基于上述方法实施例，本技术另一实施例提供了一种三相输入电压控制电路，作为三相输入电压控制电路的一实施方式，参照图4，三相输入电压控制电路包括：电压采样电路110，在三相电压输入至电路的情况下，分别采集a相电压，以获得电压va，采集b相电压，以获得电压vb，采集c相电压，以获得电压vc；比较电路120，用于比较电压va，电压vb和电压vc的绝对值，以获得电压va、电压vb和电压vc中的最小电压；输入电压选通电路130，由电压va、电压vb和电压vc中的最小电压控制导通，从而使得输入电压选通器导通；其中，电压采样电路110包括第一采样输入端、第二采样输入端、第三采样输入端、第一采样输出端、第二采样输出端和第三采样输出端；第一采样输入端与a相线连接，第二采样输入端与b相线连接，第三采样输入端与c相线连接；第一采样输出端、第二采样输出端和第三采样输出端均与比较电路120的输入端连接；比较电路120的输出端与输入电压选通
电路130的控制端连接。
38.另外，作为输入电压选通电路130的一实施方式，输入电压选通电路130可以包括一对第四nmos管q4、一对第五nmos管q5和一对第六nmos管q6；其中，一第四nmos管q4的源极与a相线串联，漏极与另一第四nmos管q4的漏极串联，另一第四nmos管q4的源极与另一第五pmos管q5的源极连接，两第四nmos管q4的栅极均与输入电压选通电路130的控制端连接；一第五nmos管q5的源极与b相线串联，漏极与另一第五nmos管q5的漏极串联，两第五nmos管q5的栅极均与输入电压选通电路130的控制端连接；一第六nmos管q6的源极与c相线串联，漏极与另一第六nmos管q6的漏极串联，另一第六nmos管q6的源极与另一第五nmos管q5的源极连接，两第六nmos管q6的栅极均与输入电压选通电路130的控制端连接。其中，每一相线上串联的nmos管q的数量至少为2个，nmos管q可由pmos管q
´
替代。
39.需要说明的是，在电压va最小的情况下，两第四nmos管q4导通；在电压vb最小的情况下，两第五nmos管q5导通；在电压vc最小的情况下，两第六nmos管q6导通；在一对导通的情况下，另外两对处于关断状态。
40.参照图5，其中，作为电压采样电路110的一非隔离采样的实施方式，电压采样电路110包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2、第三分压电阻r3、第四分压电阻r4、第五分压电阻r5和第六分压电阻r6；其中，第一分压电压r1的一端与第一采样输入端连接，另一端与第二分压电阻r2的一端连接，第二分压电阻r2的另一端接地，第一采样输出端与第二分压电阻r2的一端连接；第三分压电阻r3的一端与第二采样输入端连接，另一端与第四分压电阻r4连接，第四分压电路r4的另一端接地，第二采样输出端与所述第四分压电阻r4的一端连接；第五分压电阻r5的一端与所述第三采样输入端连接，另一端与第六分压电压r6的一端连接，第六分压电阻r6的另一端接地，第三采样输出端与第六分压电阻r6的一端连接。
41.另外，第一分压电阻r1串联的电阻数量、第二分压电阻r2串联的电阻数量、第三分压电阻r3串联的电阻数量、第四分压电阻r4串联的电阻数量、第五分压电阻r5串联的电阻数量和第六分压电阻r6串联的电阻数量可以根据电路设计的实际情况而定。本实施方式中为了示例：第一分压电阻r1、第三分压电阻r3、第五分压电阻r5均有三个，第二分压电阻r1、第四分压电阻r4和第六分压电阻r6均有一个。
42.参照图6，作为电压采样电路110的一种隔离采样的实施方式，电压采样电路110可以包括第一变压器t1、第二变压器t2和第三变压器t3，其中，第一变压器t1的初级线圈的一端与第一采样输入端连接，另一端接地，第一变压器t1的次级线圈的一端串联有第一二极管d1，第一二极管d1的负极分别与第一变压器t1的次级线圈的另一端和第一采样输出端连接；第二变压器t2的初级线圈的一端与第二采样输入端连接，另一端接地，第二变压器t2的次级线圈的一端串联有第二二极管d2，第二二极管d2的负极分别与所述第二变压器t2的次级线圈的另一端和第二采样输出端连接；第三变压器t3的初级线圈的一端与第三采样输入端连接，另一端接地，第三变压器t3的次级线圈的一端串联有第三二极管d3，第三二极管d3的负极分别与第三变压器t3的次级线圈的另一端和第三采样输出端连接；其中，第一变压器t1、第二变压器t2和第三变压器t3的匝比相等，且均为n：1，n是大于0的自然数（可由实际情况而定）。
43.作为电压采样电路110的另一实施方式，电压采样电路110还包括第一开关管子电路111、第二开关管子电路112和第三开关管子电路113；第一开关管子电路111的输入端与
第一变压器t1的初级线圈的另一端串联，第一开关管子电路111的输出端接地；第二开关管子电路112的输入端与第二变压器t2的初级线圈的另一端串联，第二开关管子电路112的输出端接地；第三开关管子电路113的输入端与第三变压器t3的初级线圈的另一端串联，第三开关管子电路113的输出端接地。第一开关管子电路111、第二开关管子电路112和第三开关管子电路113的控制端均与用于控制对应开关管子电路通断的dsp的输入端连接。通过dsp给到第一开关管子电路111、第二开关管子电路112和第三开关管子电路113一相同的占空比，从而控制第一开关管子电路111、第二开关管子电路112和第三开关管子电路113的通断；占空比可以是50%即该开关管子电路在一个工作周期内有一半时间被接通；当然占空比大小也可以根据实际应用而定。
44.另外，作为第一开关管子电路111、第二开关管子电路112和第三开关管子电路113的一实施方式，第一开关管子电路111包括第一nmos管q1，第一nmos管q1的漏极与第一开关管子电路111的输入端连接，第一nmos管q1的源极与第一开关管子电路111的输出端连接，第一nmos管q1的栅极与第一开关管子电路111的控制端连接；第二开关管子电路112包括第二nmos管q2，第二nmos管q2的漏极与第二开关管子电路112的输入端连接，第二nmos管q2的源极与第二开关管子电路112的输出端连接，第二nmos管q2的栅极与第二开关管子电路112的控制端连接；第三开关管子电路113包括第三nmos管q3，第三nmos管q3的漏极与第三开关管子电路113的输入端连接，第三nmos管q3的源极与第三开关管子电路113的输出端连接，第三nmos管q3的栅极与第三开关管子电路113的控制端连接。在其他实施方式中，第一nmos管q1、第二nmos管q2和第三nmos管q3也可以均替换成pmos管，连接方式不变，仅仅是dsp输出的高低电平根据实际情况发生改变。
45.另外，电压采样电路110还包括第一滤波子电路114、第二滤波子电路115和第三滤波子电路116；其中，第一滤波子电路114的输入端与第一变压器t1的次级线圈的另一端串联，第一滤波子电路114的输出端与第一二极管d1的负极连接；第二滤波子电路115的输入端与第二变压器t2的次级线圈的另一端串联，第二滤波子电路115的输出端与第二二极管d2的负极连接；第三滤波子电路116的输入端与第三变压器t3的次级线圈的另一端串联，第三滤波子电路116的输出端与第三二极管d3的负极连接。
46.作为第一滤波子电路114、第二滤波子电路115和第三滤波子电路116的一实施方式，第一滤波子电路114可以是第一滤波电容c1，第二滤波子电路115可以是第二滤波电容c2，第三滤波子电路116可以是第三滤波电容c3；其中，滤波电容可以是非极性电容。
47.作为比较电路120的一实施方式，比较电路120可以包括dsp，dsp的输入端与比较电路120的输入端连接，输出端与比较电路120的输出端连接。
48.参照图7，作为比较电路120的另一实施方式，比较电路120可以包括第一模拟比较器a1、第二模拟比较器a2、第三模拟比较器a3和处理器121；第一模拟比较器a1、第二模拟比较器a2和第三模拟比较器a3的正相输入端和反相输入端均与比较电路120的输入端连接，第一模拟比较器a1、第二模拟比较器a2和第三模拟比较器a3的输出端均与处理器121的输入端连接，处理器121的输出端与比较电路120的输出端连接。其中，处理器121可以是单片机、plc等。
49.本实施例的实施原理为：在三相电压输入至电路的情况下，电压采样电路110会采集a相电压、b相电压和c
相电压，并将获得的电压va、vb和vc传输至比较电路120内，比较电路120会比较电压va、电压vb和电压vc，从而获得电压va、电压vb和电压vc中的最小电压，使得最小电压控制输入电压选通电路130对应的开关管导通，从而使得输入电压选通器导通。
50.以上均为本身请的较佳实施例，并非依次限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。