CN202475293U - 三相电压型脉宽调制整流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器，包括一个与蓄电池组连接的PWM整流器，一个与所述PWM整流器串联的双向DCDC变换器、一个用于检测蓄电池组电压并控制PWM整流器、双向DCDC变换器工作的检测控制器，PWM整流器通过开关S1和S2连接双向DCDC变换器；所述检测控制器检测到蓄电池组电压低于预设阀值时，控制开关S2闭合，开关S1断开，通过所述PWM整流器和双向DCDC变换器使蓄电池组在该阀值电压下被充放电；当检测到蓄电池组电压高于预设阀值时，控制开关S1闭合，开关S2断开，双向DCDC变换器被旁路，直接通过PWM整流器对蓄电池组进行充放电。可解决蓄电池生产化成过程中晶闸管型充放电机对网侧的电流谐波干扰问题。

Description

三相电压型脉宽调制整流器

技术领域

本实用新型涉及一种对蓄电池充放电的整流器。

背景技术

现有的三相桥式全控整流电路结构简单控制技术成熟，但由于交流输入功率因数低，产生大量的谐波电流，会对电网产生较大的污染。

具体产生的谐波危害包括对发电设备的危害：谐波干扰增大发电机的损耗，产生寄生转矩，降低了机械能向电能转换的效率；谐波在线圈绕组和转子阻尼线圈中产生额外的损耗，产生振动和发出异常的噪音。发电机中THDI必须小于等于20％，否则发电机的功率也必须进行折算；对输电设备的危害：损耗增加(趋肤效应)、引发谐振(线路电感、对地电容)、中线电流增大、影响线路的稳定运行(继电保护的误动或拒动)；对供电设备的危害：损害电容、变压器降容(铜损、涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗)、降低可靠性、影响电力测量的准确性；对用电设备的危害：视在功率增大、干扰敏感性的电子设备；对人体的危害：人体细胞在受到刺激兴奋时，细胞膜静息电位会发生快速电波动或可逆翻转，其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场，引起不适，甚至诱发疾病，危害人体健康。

产生谐波危害的原因：三相全桥六脉冲可控整流电路的输入功率因数是由换相重叠角γ和控制角α来就决定的。换相重叠角γ是指三相整流电路中两相电压共同导通的时间；控制角α表示触发延时时间，即从正弦波过零开始到晶闸管触发导通之间这段晶闸管不导通的时间。如果换相重叠角γ很小，可以忽略不计时，说明整流器的功率因数主要与控制角的余弦有关，控制角愈小，功率因数愈大；反之则功率因数愈小。实际上，在整流电路中，除了存在整流电压与整流电流之间相位差之外。还存在着由于高次谐波电流引起的电流波形畸变问题。

实用新型内容

本实用新型主要解决蓄电池生产化成过程中晶闸管型充放电机对网侧(比如三相380V侧)的电流谐波干扰问题。提供了三相电压型脉宽调制(PWM)整流器，使用脉宽调制整流技术的充放电机在执行充放电工艺时保证网侧功率因数＞95％，谐波含量＜5％。

本实用新型提供一种三相电压型脉宽调制(PWM)整流器，包括一个与蓄电池组连接的PWM整流器，一与所述PWM整流器串联的双向DCDC变换器、一个用于检测蓄电池组电压并控制PWM整流器、双向DCDC变换器工作状态的检测控制器，所述PWM整流器通过开关S1和S2连接双向DCDC变换器；所述检测控制器检测到蓄电池组电压低于预设阀值，则控制开关S2闭合，开关S1断开，通过所述PWM整流器和双向DCDC变换器对蓄电池组进行充放电；检测到蓄电池组电压高于预设阀值时，控制开关S1闭合，开关S2断开，双向DCDC变换器被旁路，直接通过PWM整流器对蓄电池组进行充放电。

所述PWM整流器通过一个开关S1和两个开关S2连接双向DCDC变换器，所述一个开关S1和两个开关S2还都电连接检测控制器，接收其控制信号。

本实用新型的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器能够保证三相电压网侧输入输出电流为高功率因数的正弦波，又能够保证电池充放电可以从0V起充，保证了高可用性，具有突出的优点。

首先采用的是SVPWM的PWM整流器，与传统的晶闸管移相全桥相比，网侧的高功率因数，对于发电输电用电设备都是一个极高的优点。

其次，因为PWM整流器是从交流到直流看是一个升压结构，这对于化成的低压蓄电池组来说必然是一个问题。用双向升降压结构的DCDC转换器级联在蓄电池组和PWM整流器之间很好的解决了这个问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的三相电压型脉宽调制整流器电路结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的三相电压型脉宽调制整流器拓扑结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器，包括一个与蓄电池组连接的PWM整流器，一个与所述PWM整流器串联的双向DCDC变换器、一个用于检测蓄电池组电压并控制PWM整流器、双向DCDC变换器工作状态的检测控制器，所述PWM整流器通过开关S1和S2连接双向DCDC变换器；所述检测控制器检测到蓄电池组电压低于预设阀值，则控制开关S2闭合，开关S1断开，通过所述PWM整流器和双向DCDC变换器对蓄电池组进行充放电，使蓄电池组在该阀值电压下被充放电；检测到蓄电池组电压高于预设阀值时，控制开关S1闭合，开关S2断开，双向DCDC变换器被旁路，直接通过PWM整流器对蓄电池组进行充放电。

因为PWM整流器从交流侧到直流侧是一个升压结构，故无法对低压蓄电池组充电。所以后面串联一个双向DCDC变换器，保证可以给低压蓄电池组充放电。系统利用检测控制器检测蓄电池组电压，当蓄电池组电压低于某个阀值时，控制开关S2接入，开关S1断开，将双向DCDC结构接入到系统当中，使得在该阀值电压下的蓄电池组可以被充放电。当系统检测蓄电池组电压高于某个阀值时，控制开关S1接入，开关S2断开，双向DCDC变换器被旁路，直接用PWM整流器进行充放电。本实用新型的三相电压型PWM整流器能够保证三相电压网侧输入输出电流为高功率因数的正弦波，又能够保证电池充放电可以从0V起充，保证了高可用性。

如图2所示，是本实用新型实施例的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器拓扑结构图，就是根据三相VSR拓扑结构，在三相静止坐标系(a，b，c)中利用电路基本定律(基尔霍夫电压、电流定律)对VSR所建立的一般数学描述。假设电网电动势为三相对称正弦波，网侧电感为线性电感。

图2中ea，eb和ec为三相对称电源相电压，ia，ib和ic为三相相电流，udc为直流侧电压，L为交流侧滤波电感，R为电感及关开管的等效电阻，VT1至VT6开关管组成三相PWM整流桥(VSR)。

本实用新型的三相电压型PWM整流器的控制方法包括：

为了使三相电压型PWM整流器工作在单位功率因数状态可以有多种控制方法。根据有没有引入电流反馈可以将这些控制方法分为两种，没有引入交流侧电流反馈的称为间接电流控制，引入交流侧电流反馈的称为直接电流控制。

间接电流控制就是根据交流侧电压电流矢量关系来控制整流交流侧电压，使得交流侧电流和电压同相位。这种控制方法在信号运算过程中要用到交流电感量L和电阻R。当L和R的运算值有误差时，必然会影响到控制交果。些外，这种控制方法是基于系统的静态模型设计的，其动态特性较差。因此，间接电流控制的系统应用较少。

直接电流控制，通过运算求出交流侧输入电流指令值，再引入交流电流反馈，通过对交流侧电流的直接控制而使其跟踪指令电流值。直接电流控制的电流响应速度快，对系统参数依赖不大，因而获得了广泛的应用。

本实用新型的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器能够保证三相电压网侧输入输出电流为高功率因数的正弦波，又能够保证电池充放电可以从0V起充，保证了高可用性，具有突出的优点。

Claims (2)

1.一种三相电压型脉宽调制整流器，其特征在于，包括一个与蓄电池组连接的PWM整流器，一个与所述PWM整流器串联的双向DCDC变换器、一个用于检测蓄电池组电压并控制PWM整流器、双向DCDC变换器工作状态的检测控制器，所述PWM整流器通过开关S1和S2连接双向DCDC变换器；所述检测控制器检测到蓄电池组电压低于预设阀值，则控制开关S2闭合，开关S1断开，通过所述PWM整流器和双向DCDC变换器对蓄电池组进行充放电；检测到蓄电池组电压高于预设阀值时控制开关S1闭合，开关S2断开，双向DCDC变换器被旁路，直接通过PWM整流器对蓄电池组进行充放电。

2.根据权利要求1所述三相电压型脉宽调制整流器，其特征在于，所述PWM整流器通过一个开关S1和两个开关S2连接双向DCDC变换器，所述一个开关S1和两个开关S2都电连接检测控制器，接收其控制信号。

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