三相電壓型脈寬調製整流器的製作方法
2023-12-03 20:55:41
專利名稱：三相電壓型脈寬調製整流器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對蓄電池充放電的整流器。
背景技術：
現有的三相橋式全控整流電路結構簡單控制技術成熟，但由於交流輸入功率因數低，產生大量的諧波電流，會對電網產生較大的汙染。具體產生的諧波危害包括對發電設備的危害諧波幹擾增大發電機的損耗，產生寄生轉矩，降低了機械能向電能轉換的效率；諧波在線圈繞組和轉子阻尼線圈中產生額外的損耗，產生振動和發出異常的噪音。發電機中THDI必須小於等於20%，否則發電機的功率也必須進行折算；對輸電設備的危害損耗增加(趨膚效應)、引發諧振(線路電感、對地電容)、中線電流增大、影響線路的穩定運行(繼電保護的誤動或拒動)；對供電設備的 危害損害電容、變壓器降容(銅損、渦流損耗與導體外部因漏磁通引起的雜散損耗)、降低可靠性、影響電力測量的準確性；對用電設備的危害視在功率增大、幹擾敏感性的電子設備；對人體的危害人體細胞在受到刺激興奮時，細胞膜靜息電位會發生快速電波動或可逆翻轉，其頻率如果與諧波頻率相接近，電網諧波的電磁輻射就會直接影響人的腦磁場與心磁場，引起不適，甚至誘發疾病，危害人體健康。產生諧波危害的原因三相全橋六脈衝可控整流電路的輸入功率因數是由換相重疊角Y和控制角a來就決定的。換相重疊角Y是指三相整流電路中兩相電壓共同導通的時間；控制角a表示觸發延時時間，即從正弦波過零開始到晶閘管觸發導通之間這段晶閘管不導通的時間。如果換相重疊角Y很小，可以忽略不計時，說明整流器的功率因數主要與控制角的餘弦有關，控制角愈小，功率因數愈大；反之則功率因數愈小。實際上，在整流電路中，除了存在整流電壓與整流電流之間相位差之外。還存在著由於高次諧波電流引起的電流波形畸變問題。
實用新型內容本實用新型主要解決蓄電池生產化成過程中晶閘管型充放電機對網側(比如三相380V側)的電流諧波幹擾問題。提供了三相電壓型脈寬調製(PWM)整流器，使用脈寬調製整流技術的充放電機在執行充放電工藝時保證網側功率因數> 95%，諧波含量< 5%。本實用新型提供一種三相電壓型脈寬調製(PWM)整流器，包括一個與蓄電池組連接的PWM整流器，一與所述PWM整流器串聯的雙向D⑶C變換器、一個用於檢測蓄電池組電壓並控制PWM整流器、雙向D⑶C變換器工作狀態的檢測控制器，所述PWM整流器通過開關SI和S2連接雙向D⑶C變換器；所述檢測控制器檢測到蓄電池組電壓低於預設閥值，則控制開關S2閉合，開關SI斷開，通過所述PWM整流器和雙向D⑶C變換器對蓄電池組進行充放電；檢測到蓄電池組電壓高於預設閥值時，控制開關SI閉合，開關S2斷開，雙向DOTC變換器被旁路，直接通過PWM整流器對蓄電池組進行充放電。所述PWM整流器通過一個開關SI和兩個開關S2連接雙向D⑶C變換器，所述一個開關SI和兩個開關S2還都電連接檢測控制器，接收其控制信號。本實用新型的三相電壓型脈寬調製(PWM)整流器能夠保證三相電壓網側輸入輸出電流為高功率因數的正弦波，又能夠保證電池充放電可以從OV起充，保證了高可用性，具有突出的優點。首先採用的是SVPWM的PWM整流器，與傳統的晶閘管移相全橋相比，網側的高功率因數，對於發電輸電用電設備都是一個極高的優點。其次，因為PWM整流器是從交流到直流看是一個升壓結構，這對於化成的低壓蓄電池組來說必然是一個問題。用雙向升降壓結構的DCDC轉換器級聯在蓄電池組和PWM整流器之間很好的解決了這個問題。
圖I是本實用新型實施例提供的三相電壓型脈寬調製整流器電路結構示意圖。圖2是本實用新型實施例提供的三相電壓型脈寬調製整流器拓撲結構圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。如圖I所示，本實用新型實施例提供的三相電壓型脈寬調製(PWM)整流器，包括一個與蓄電池組連接的PWM整流器，一個與所述PWM整流器串聯的雙向DCDC變換器、一個用於檢測蓄電池組電壓並控制PWM整流器、雙向DCDC變換器工作狀態的檢測控制器，所述PWM整流器通過開關SI和S2連接雙向D⑶C變換器；所述檢測控制器檢測到蓄電池組電壓低於預設閥值，則控制開關S2閉合，開關SI斷開，通過所述PWM整流器和雙向D⑶C變換器對蓄電池組進行充放電，使蓄電池組在該閥值電壓下被充放電；檢測到蓄電池組電壓高於預設閥值時，控制開關SI閉合，開關S2斷開，雙向D⑶C變換器被旁路，直接通過PWM整流器對蓄電池組進行充放電。因為PWM整流器從交流側到直流側是一個升壓結構，故無法對低壓蓄電池組充電。所以後面串聯一個雙向Drac變換器，保證可以給低壓蓄電池組充放電。系統利用檢測控制器檢測蓄電池組電壓，當蓄電池組電壓低於某個閥值時，控制開關S2接入，開關SI斷開，將雙向DCDC結構接入到系統當中，使得在該閥值電壓下的蓄電池組可以被充放電。當系統檢測蓄電池組電壓高於某個閥值時，控制開關SI接入，開關S2斷開，雙向D⑶C變換器被旁路，直接用PWM整流器進行充放電。本實用新型的三相電壓型PWM整流器能夠保證三相電壓網側輸入輸出電流為高功率因數的正弦波，又能夠保證電池充放電可以從OV起充，保證了高可用性。如圖2所示，是本實用新型實施例的三相電壓型脈寬調製(PWM)整流器拓撲結構圖，就是根據三相VSR拓撲結構，在三相靜止坐標系(a，b，c)中利用電路基本定律(基爾霍夫電壓、電流定律)對VSR所建立的一般數學描述。假設電網電動勢為三相對稱正弦波，網側電感為線性電感。圖2中ea，eb和ec為三相對稱電源相電壓，ia，ib和ic為三相相電流，udc為直流側電壓，L為交流側濾波電感，R為電感及關開管的等效電阻，VTl至VT6開關管組成三相PWM整流橋(VSR)。本實用新型的三相電壓型PWM整流器的控制方法包括為了使三相電壓型PWM整流器工作在單位功率因數狀態可以有多種控制方法。根據有沒有引入電流反饋可以將這些控制方法分為兩種，沒有引入交流側電流反饋的稱為間接電流控制，弓I入交流側電流反饋的稱為直接電流控制。間接電流控制就是根據交流側電壓電流矢量關係來控制整流交流側電壓，使得交流側電流和電壓同相位。這種控制方法在信號運算過程中要用到交流電感量L和電阻 R。當L和R的運算值有誤差時，必然會影響到控制交果。些外，這種控制方法是基於系統的靜態模型設計的，其動態特性較差。因此，間接電流控制的系統應用較少。直接電流控制，通過運算求出交流側輸入電流指令值，再引入交流電流反饋，通過對交流側電流的直接控制而使其跟蹤指令電流值。直接電流控制的電流響應速度快，對系統參數依賴不大，因而獲得了廣泛的應用。本實用新型的三相電壓型脈寬調製(PWM)整流器能夠保證三相電壓網側輸入輸出電流為高功率因數的正弦波，又能夠保證電池充放電可以從OV起充，保證了高可用性，具有突出的優點。
權利要求1.一種三相電壓型脈寬調製整流器，其特徵在於，包括一個與蓄電池組連接的PWM整流器，一個與所述PWM整流器串聯的雙向DCDC變換器、一個用於檢測蓄電池組電壓並控制PWM整流器、雙向D⑶C變換器工作狀態的檢測控制器，所述PWM整流器通過開關SI和S2連接雙向DCDC變換器；所述檢測控制器檢測到蓄電池組電壓低於預設閥值，則控制開關S2閉合，開關SI斷開，通過所述PWM整流器和雙向DCDC變換器對蓄電池組進行充放電；檢測到蓄電池組電壓高於預設閥值時控制開關SI閉合，開關S2斷開，雙向DOTC變換器被旁路，直接通過PWM整流器對蓄電池組進行充放電。
2.根據權利要求I所述三相電壓型脈寬調製整流器，其特徵在於，所述PWM整流器通過一個開關SI和兩個開關S2連接雙向D⑶C變換器，所述一個開關SI和兩個開關S2都電連接檢測控制器，接收其控制信號。
專利摘要本實用新型公開的三相電壓型脈寬調製(PWM)整流器，包括一個與蓄電池組連接的PWM整流器，一個與所述PWM整流器串聯的雙向DCDC變換器、一個用於檢測蓄電池組電壓並控制PWM整流器、雙向DCDC變換器工作的檢測控制器，PWM整流器通過開關S1和S2連接雙向DCDC變換器；所述檢測控制器檢測到蓄電池組電壓低於預設閥值時，控制開關S2閉合，開關S1斷開，通過所述PWM整流器和雙向DCDC變換器使蓄電池組在該閥值電壓下被充放電；當檢測到蓄電池組電壓高於預設閥值時，控制開關S1閉合，開關S2斷開，雙向DCDC變換器被旁路，直接通過PWM整流器對蓄電池組進行充放電。可解決蓄電池生產化成過程中晶閘管型充放電機對網側的電流諧波幹擾問題。
文檔編號H02M1/42GK202475293SQ20122011458
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者林國歡 申請人:惠州市新科華實業有限公司