專利名稱：三相可控整流器的控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種三相可控整流器的控制系統，特別是涉及一種適合較高功率等級的三相可控整流器的控制系統。
背景技術：
整流器又稱AC-DC變換器，是完成交流-直流的變換裝置。而三相可控整流器是一種采用功率開關IGBT或IGCT或IECT的3H橋結構整流器，屬于升壓型AC-DC變換器，鑒于為正弦波輸入電流、四象限電力電子變換器，潛在應用領域很多。
三相可控整流器的電路拓撲為成熟電路，控制算法也具有很多種類，但是更大功率的三相可控整流器及其控制算法仍然會不斷地出現，對此研究不會停止，現有的三相可控整流器的控制算法都要求檢測交流測的電網電壓來參與運算，計算方法比較復雜，也增加了電路的復雜程度，因此，如何提出一種適用較高功率等級且結構簡單的三相可控整流器的控制系統，實為目前急待解決的問題。發明內容
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種適用較高功率等級的三相可控整流器的控制系統，有利于簡化電路設計、降低成本。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種三相可控整流器的控制系統，其中，該三相可控整流器包括其一端共接的三相交流源、第一功率電路、第二功率電路以及測壓電路；
其中，該第一功率電路包括:三個第一電流互感器，其一端分別連接該三相交流源的另一端，且用以測量并分別輸出第一電流值、第二電流值與第三電流值；三個第一電感，其一端分別連接該三個第一電流互感器的另一端；第一三相整流橋，具有6個逆導型開關，每2個構成一個橋臂，而分別形成第一橋臂、第二橋臂與第三橋臂，且該第一橋臂、第二橋臂與第三橋臂的公共連接端分別構成第一正極輸出端與第一負極輸出端，并該第一橋臂、第二橋臂與第三橋臂的中點分別與該三個第一電感的另一端連接；以及第一電容，跨接在該第一正極輸出端與第一負極輸出端；
且，該第二功率電路包括:三個第二電流互感器，其一端分別連接該三相交流源的另一端，且用以測量并分別輸出第四電流值、第五電流值與第六電流值；三個第二電感，其一端連接該三個第二電流互感器的另一端；第二三相整流橋，具有6個逆導型開關，每2個構成一個橋臂，而分別形成第四橋臂、第五橋臂與第六橋臂，且該第四橋臂、第五橋臂與第六橋臂的公共連接端分別構成第二正極輸出端與第二負極輸出端，并該第四橋臂、第五橋臂與第六橋臂的中點分別與該三個第二電感的另一端連接，且該第一正極輸出端與該第二正極輸出端連接構成正極輸出端，該第一負極輸出端與該第二負極輸出端連接構成負極輸出端；以及第二電容，跨接在該第二正極輸出端與第二負極輸出端，并與該第一電容并聯連接；
而，該測壓電路與該第一電容以及第二電容并聯連接，且包括:電阻組，其一端連接該正極輸出端，且包含一個第一電阻或兩個及以上個串接的第一電阻；以及第二電阻，其一端連接該電阻組的另一端，其另一端連接該負極輸出端，并在該第二電阻與該電阻組之間形成一個輸出直流電壓的分接點；
其特征在于，該三相可控整流器的控制系統包括:電壓閉環模塊、第一電流閉環模塊以及第二電流閉環模塊；
其中，該電壓閉環模塊包括:參考電壓源，用以產生參考電壓；減法單元，分別接收該參考電壓源所產生的參考電壓以及該分接點所輸出的直流電壓，且用以將該參考電壓減去該直流電壓，以產生并輸出一個電壓偏差值；以及誤差濾波放大單元，接收該減法單元所輸出的電壓偏差值，且用以對該電壓偏差值執行濾波放大處理；
且，該第一電流閉環模塊包括:第一鋸齒波發生單兀，用以產生第一鋸齒波信號；第一同步信號發生單元，用以產生與第一鋸齒波信號屬于同相位的第一同步信號；第一乘法單元，分別接收該誤差濾波放大單元所輸出的經濾波放大處理的電壓偏差值以及該第一鋸齒波發生單元所產生的第一鋸齒波信號，且用以將該經濾波放大處理的電壓偏差值與該第一鋸齒波信號相乘，而產生并輸出第一調幅載波；三個第一比較單元，均接收該第一乘法單元所輸出的第一調幅載波，且分別接收該三個第一電流互感器所輸出的第一電流值、第二電流值與第三電流值，并用以分別比較該第一電流值與該第一調幅載波、該第二電流值與該第一調幅載波、以及該第三電流值與該第一調幅載波，以在第一調幅載波高于第一電流值、或第一調幅載波高于第二電流值、或第一調幅載波高于第三電流值時產生高電平，在第一調幅載波低于第一電流值、或第一調幅載波低于第二電流值、或第一調幅載波低于第三電流值時產生低電平，進而分別產生并輸出第一脈沖信號、第二脈沖信號與第三脈沖信號；以及三個第一控制單元，用以分別接收該三個第一比較單元所輸出的第一脈沖信號、第二脈沖信號與第三脈沖信號以及該第一同步信號發生單元所產生的第一同步信號，并用以分別依據第一脈沖信號與第一同步信號、第二脈沖信號與第一同步信號、以及第三脈沖信號與第一同步信號而分別產生供驅動該第一三相整流橋的第一橋臂中的2個逆導型開關、第二橋臂中的2個逆導型開關與第三橋臂中的2個逆導型開關的PWM驅動信號；
而，該第二電流閉環模塊包括:第二鋸齒波發生單元，用以產生與第一鋸齒波信號幅值相同且相位錯開180°的第二鋸齒波信號；第二同步信號發生單元，用以產生第一同步信號幅值相同且相位錯開180°的第二同步信號；第二乘法單元，分別接收該誤差濾波放大單元所輸出的經濾波放大處理的電壓偏差值以及該第二鋸齒波發生單元所產生的第二鋸齒波信號，且用以將該經濾波放大處理的電壓偏差值與該第二鋸齒波信號相乘，而產生并輸出第二調幅載波；三個第二比較單元，均接收該第二乘法單元所輸出的第二調幅載波，且分別接收該三個第二電流互感器所輸出的第四電流值、第五電流值與第六電流值，并用以分別比較該第四電流值與該第二調幅載波、該第五電流值與該第二調幅載波、以及該第六電流值與該第二調幅載波，以在第二調幅載波高于第四電流值、或第二調幅載波高于第五電流值、或第二調幅載波高于第六電流值時產生高電平，在第二調幅載波低于第四電流值、或第二調幅載波低于第五電流值、或第二調幅載波低于第六電流值時產生低電平，進而分別產生并輸出第四脈沖信號、第五脈沖信號與第六脈沖信號；以及三個第二控制單元，用以分別接收該三個第二比較單元所輸出的第四脈沖信號、第五脈沖信號與第六脈沖信號以及該第二同步信號發生單元所產生的第二同步信號，并用以分別依據第四脈沖信號與第二同步信號、第五脈沖信號與第二同步信號、以及第六脈沖信號與第二同步信號而分別產生供驅動該第二三相整流橋的第四橋臂中的2個逆導型開關、第五橋臂中的2個逆導型開關與第六橋臂中的2個逆導型開關的PWM驅動信號。
優選地，該逆導型開關為含反向并聯二極管的IGBT或IGCT或IECT。該三個第一控制單元均為具有第一置位端、第一復位端以及互補的第一輸出端與第二輸出端的RS觸發器，該第一置位端用以接收對應連接的第一比較單元所輸出的第一脈沖信號，而該第一復位端用以接收該第一同步信號發生單元所產生的第一同步信號，且該第一輸出端用以輸出供驅動該第一橋臂、第二橋臂或第三橋臂上的2個中的其中之一個逆導型開關的第一PWM驅動信號，該第二輸出端用以輸出供驅動該第一橋臂、第二橋臂或第三橋臂上的2個中的剩下I個逆導型開關的第二 PWM驅動信號，且該第一 PWM驅動信號與該第二 PWM驅動信號為互補信號。該三個第二控制單元均為具有第二置位端、第二復位端以及互補的第三輸出端與第四輸出端的RS觸發器，該第二置位端用以接收對應連接的第二比較單元所輸出的第二脈沖信號，而該第二復位端用以接收該第二同步信號發生單元所產生的第二同步信號，且該第三輸出端用以輸出供驅動該第四橋臂、第五橋臂或第六橋臂上的2個中的其中之一個逆導型開關的第三PWM驅動信號，該第四輸出端用以輸出供驅動該第四橋臂、第五橋臂或第六橋臂上的2個中的剩下I個逆導型開關的第四PWM驅動信號，且該第三PWM驅動信號與該第四PWM驅動信號為互補信號。
如上所述，本發明的三相可控整流器的控制系統主要是建立在由交錯結構的第一功率電路與第二功率電路、以及與第一及第二 功率電路的輸出端并聯的測壓電路構成的三相可控整流器電路中，采用上述三相可控整流器電路中測量得到的直流電壓，產生隨直流電壓波動即負載功率波動的調幅載波，再將由上述電路中測量得到的交流側電流與調幅載波相比較，產生可以通過RS觸發器形成原始驅動第一及第二三相整流橋的脈沖序列，此夕卜，上述第一及第二三相整流橋各自的控制部分采用同一電壓(同一直流電壓與同一參考電壓)閉環的輸出，各自的電流閉環控制結構簡單，運算速度快，因而兩級交錯的整流器功率電路具有優良的均流特性，在功率電路參數不一致的情況下，可以獲得滿意的均流效果，從而支持更高的輸出功率等級，同時由于無需檢測網側電壓，有利于簡化電路設計、降低成本和提聞可罪性。


圖1顯示為本發明的三相可控整流器的控制系統應用在三相可控整流器中的方塊不意圖。
元件標號說明
I la、I lb、I Ic三相交流源
13第一功率電路
131a、131b、131c 第一電流互感器
133a、133b、133c 第一電感
135第一三相整流橋
137第一電容
15第二功率電路
151a、151b、151c第二電流互感器
153a、153b、153c第二電感
155第二三相整流橋
157第二電容
17測壓電路
171電阻組
1711第一電阻
173第二電阻
21電壓閉環模塊
211參考電壓源
213減法單元
215誤差濾波放大單元
23第一電流閉環模塊
231第一鋸齒波發生單元
233第一同步信號發生單元
235第一乘法單元
237a、237b、237c第一比較單元
239a、239b、239c第一控制單元
2391a,2391b,2391c 第一輸出端
2393a,2393b,2393c 第二輸出端
25第二電流閉環模塊
251第二鋸齒波發生單元
253第二同步信號發生單元
255第二乘法單元
257a、257b、257c第二比較單元
259a、259b、259c第二控制單元
2591a,2591b,2591c 第三輸出端
2593a,2593b,2593c 第四輸出端
cl第一正極輸出端
c 2第一負極輸出端
c3第二正極輸出端
c4第二負極輸出端
dl極輸出端
d2負極輸出端
e分接點
ila第一電流值
ilb第二電流值
ilc第三電流值
i2a第四電流值
i2b第五電流值
i2c第六電流值
S11、S12、S21、S22、S31、S32、逆導型開關
S41、S42、S51、S52、S61、S62
SI第一橋臂
Sla第一橋臂的中點
S2第二橋臂
S2b第二橋臂的中點
S3第三橋臂
S3c第三橋臂的中點
S4第四橋臂
S4a第四橋臂的中點
S5第五橋臂
S5b第五橋臂的中點
S6第六橋臂
S6c第六橋臂的中點具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
請參閱圖1。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
如圖所示，該三相可控整流器包括其一端共接的三相交流源lla、llb、llc、第一功率電路13、第二功率電路15以及測壓電路17。
其中，該第一功率電路13是由三個第一電流互感器131a、131b、131c ;三個第一電感133a、133b、133c ;第一三相整流橋135以及第一電容137所構成。該三個第一電流互感器131a、131b、131c的一端分別連接該三相交流源11a、lib、Ilc的另一端，且用以測量并分別輸出第一電流值ila、第二電流值ilb與第三電流值ile ;該三個第一電感133a、133b、133c的一端分別連接該三個第一電流互感器131a、131b、131c的另一端；該第一三相整流橋135具有6個逆導型開關S11、S12、S21、S22、S31與S32，每2個構成一個橋臂，而分別形成第一橋臂S1、第二橋臂S2與第三橋臂S3，且該第一橋臂S1、第二橋臂S2與第三橋臂S3的公共連接端分別構成第一正極輸出端cl與第一負極輸出端c2,并該第一橋臂S1、第二橋臂S2與第三橋臂S3的中點Sla、S2b、S3c分別與該三個第一電感133a、133b、133c的另一端連接；該第一電容137跨接在該第一正極輸出端cl與第一負極輸出端c2。在本實施例中,該逆導型開關sil、S12、S21、S22、S31與S32為含反向并聯二極管的IGBT或IGCT或IECT。
該第二功率電路15是由三個第二電流互感器151a、151b、151c ;三個第二電感153a、153b、153c ;第二三相整流橋155以及第二電容157所構成。該三個第二電流互感器151a、151b、151c的一端分別連接該三相交流源I la、I lb、I Ic的另一端，且用以測量并分別輸出第四電流值i2a、第五電流值i2b與第六電流值i2。；該三個第二電感153a、153b、153c的一端分別連接該三個第二電流互感器151a、151b、151c的另一端；該第一三相整流橋155具有6個逆導型開關S41、S42、S51、S52、S61與S62，每2個構成一個橋臂，而分別形成第四橋臂S4、第五橋臂S5與第六橋臂S6,且該第四橋臂S4、第五橋臂S5與第六橋臂S6的公共連接端分別構成第二正極輸出端c3與第二負極輸出端c4，并該第四橋臂S4、第五橋臂S5與第六橋臂S6的中點S4a、S5b、S6c分別與該三個第二電感153a、153b、153c的另一端連接，且該第一正極輸出端cl與該第二正極輸出端c3連接構成正極輸出端dl,該第一負極輸出端c2與該第二負極輸出端c4連接構成負極輸出端d2 ;該第二電容157跨接在該第二正極輸出端c3與第二負極輸出端c4。在本實施例中，該逆導型開關S41、S42、S51、S52、S61與S62為含反向并聯二極管的IGBT或IGCT或IECT。
該測壓電路17與該第一電容137以及第二電容157并聯連接，且該測壓電路17包括電阻組171與第二電阻173。該電阻組171的一端連接該正極輸出端dl，且包含一個第一電阻或兩個及以上個串接的第一電阻，在本實施例中，是以兩個第一電阻1711串接組成該電阻組171為例做說明；該第二電阻173的一端連接該電阻組171的另一端，其另一端連接該負極輸出端d2，并在該第二電阻173與該電阻組171之間形成一個輸出直流電壓的分接點e。
本發明的三相可控整流器的控制系統包括電壓閉環模塊21、第一電流閉環模塊23以及第二電流閉環模塊25，以下即結合上述三相可控整流器的硬件電路對本發明的三相可控整流器的控制系統的各元件進行詳細說明。
該電壓閉環模塊21是由參考電壓源211、減法單元213以及誤差濾波放大單元215構成。
該參考電壓源211是用以產生參考電壓。
該減法單元213分別接收該參考電壓源211所產生的參考電壓以及該分接點e所輸出的直流電壓，且用以將該參考電壓減去該直流電壓，以產生并輸出一個電壓偏差值。
該誤差濾波放大單元215接收該減法單元213所輸出的電壓偏差值，且用以對該電壓偏差值執行濾波放大處理。
該第一電流閉環模塊23是由第一鋸齒波發生單元231、第一同步信號發生單元233、第一乘法單元235、三個第一比較單元237a、237b、237c以及三個第一控制單元239a、239b、239c 構成。
該第一鋸齒波發生單兀231用以產生第一鋸齒波信號。
該第一同步信號發生單兀233用以產生與該第一鋸齒波信號屬于同相位的第一同步信號。
該第一乘法單元235分別接收該誤差濾波放大單元215所輸出的經濾波放大處理的電壓偏差值以及該第一鋸齒波發生單元231所產生的第一鋸齒波信號，且用以將該經濾波放大處理的電壓偏差值與該第一鋸齒波信號相乘，而產生并輸出第一調幅載波。
該三個第一比較單元237a、237b、237c均接收該第一乘法單元235所輸出的第一調幅載波，且分別接收該三個第一電流互感器131a、131b、131c所輸出的第一電流值ila、第二電流值ilb與第三電流值I1。，并用以分別比較該第一電流值ila與該第一調幅載波、該第二電流值ilb與該第一調幅載波、以及該第三電流值I1。與該第一調幅載波，以在該第一調幅載波高于該第一電流值ila、或該第一調幅載波高于該第二電流值ilb、或該第一調幅載波高于該第三電流值ilc;時產生高電平，在該第一調幅載波低于該第一電流值ila、或該第一調幅載波低于該第二電流值ilb、或該第一調幅載波低于該第三電流值ilc;時產生低電平，進而分別產生并輸出第一脈沖信號、第二脈沖信號與第三脈沖信號。
該三個第一控制單元239a、239b、239c用以分別接收該三個第一比較單元237a、237b、237c所輸出的第一脈沖信號、第二脈沖信號與第三脈沖信號以及該第一同步信號發生單元233所產生的第一同步信號，并用以分別依據第一脈沖信號與第一同步信號、第二脈沖信號與第一同步信號、以及第三脈沖信號與第一同步信號，而分別產生供驅動該第一三相整流橋135的第一橋臂SI中的2個逆導型開關Sll與S12、第二橋臂S2中的2個逆導型開關S21與S22、以及第三橋臂S3中的2個逆導型開關S31與S32的PWM驅動信號。
在本實施例中，該三個第一控制單元239a、239b、239c均為具有第一置位端、第一復位端以及互補的第一輸出端2391a、2391b、2391c與第二輸出端2393a、2393b、2393c的RS觸發器，該第一置位端用以接收對應連接的第一比較單元237a、237b或237c所輸出的第一脈沖信號，而該第一復位端用以接收該第一同步信號發生單元233所產生的第一同步信號，該第一輸出端2391a、2391b、2391c用以輸出供驅動該第一橋臂S1、第二橋臂S2或第三橋臂S3上的2個中的其中之一個逆導型開關的第一 PWM驅動信號，該第二輸出端2393a、2393b、2393c用以輸出供驅動該第一橋臂S1、第二橋臂S2或第三橋臂S3上的2個中的剩下I個逆導型開關的第二 PWM驅動信號，且該第一 PWM驅動信號與該第二 PWM驅動信號為互補信號，當該第一 PWM驅動信號為導通信號時，該第二 PWM驅動信號則為截止信號。在本實施例中，為使圖示更為簡潔明了，附圖1中省略第一輸出端2391a、2391b、2391c以及第二輸出端2393a、2393b、2393c與各自的逆導型開關的控制端的連接線路，而以文字描述如下，如圖1所示，該第一輸出端2391a是用以輸出供驅動該第一橋臂SI上的其中一個逆導型開關SI I的第一 PWM驅動信號PWMl I,該第二輸出端2393a是用以輸出供驅動該第一橋臂SI上的另一個逆導型開關S12的第二 PWM驅動信號PWM12，該第一輸出端2391b是用以輸出供驅動該第二橋臂S2上的其中一個逆導型開關S21的第一 PWM驅動信號PWM21，該第二輸出端2393b是用以輸出供驅動該第二橋臂S2上的另一個逆導型開關S22的第二 PWM驅動信號PWM22，該第一輸出端2391c是用以輸出供驅動該第三橋臂S3上的其中一個逆導型開關S31的第一 PWM驅動信號PWM31，該第二輸出端2393c是用以輸出供驅動該第三橋臂S3上的另一個逆導型開關S32的第二 PWM驅動信號PWM32。
該第二電流閉環模塊25是由第二鋸齒波發生單元251、第二同步信號發生單元253、第二乘法單元255、三個第二比較單元257a、257b、257c以及三個第二控制單元259a、259b、259c 構成。
該第二鋸齒波發生單元251用以產生與該第一鋸齒波信號幅值相同且相位錯開180°的第二鋸齒波信號。
該第二同步信號發生單元253用以產生該第一同步信號幅值相同且相位錯開180°的第二同步信號。
該第二乘法單元255分別接收該誤差濾波放大單元215所輸出的經濾波放大處理的電壓偏差值以及該第二鋸齒波發生單元251所產生的第二鋸齒波信號，且用以將該經濾波放大處理的電壓偏差值與該第二鋸齒波信號相乘，而產生并輸出第二調幅載波。
該三個第二比較單元257a、257b、257c均接收該第二乘法單元255所輸出的第二調幅載波，且分別接收該三個第二電流互感器151a、151b、151c所輸出的第四電流值i2a、第五電流值i2b與第六電流值i2。，并用以分別比較該第四電流值i2a與該第二調幅載波、該第五電流值i2b與該第二調幅載波、以及該第六電流值i2。與該第二調幅載波，以在該第二調幅載波高于該第四電流值i2a、或該第二調幅載波高于第五電流值i2b、或該第二調幅載波高于第六電流值i2。時產生高電平，在第二調幅載波低于第四電流值i2a、或該第二調幅載波低于該第五電流值i2b、或該第二調幅載波低于該第六電流值i2。時產生低電平，進而分別產生并輸出第四脈沖信號、第五脈沖信號與第六脈沖信號。
該三個第二控制單元259a、259b、259c用以分別接收該三個第二比較單元257a、257b、257c所輸出的第四脈沖信號、第五脈沖信號與第六脈沖信號以及該第二同步信號發生單元253所產生的第二同步信號，并用以分別依據第四脈沖信號與第二同步信號、第五脈沖信號與第二同步信號、以及第六脈沖信號與第二同步信號，而分別產生供驅動該第二三相整流橋155的第四橋臂S4中的2個逆導型開關S41與S42、第五橋臂S5中的2個逆導型開關S51與S52、以及第六橋臂S6中的2個逆導型開關S61與S62的PWM驅動信號。
在本實施例中，該三個第二控制單元259a、259b、259c均為具有第二置位端、第二復位端以及互補的第三輸出端2591a、2591b、2591c與第四輸出端2593a、2593b、2593c的RS觸發器，該第二置位端用以接收對應連接的第二比較單元257a、257b、257c所輸出的第一脈沖信號，而該第二復位端用以接收該第二同步信號發生單元253所產生的第二同步信號,該第三輸出端2591a、2591b、2591c用以輸出供驅動該第四橋臂S4、第五橋臂S5或第六橋臂S6上的2個中的其中之一個逆導型開關的第三PWM驅動信號，該第四輸出端2593a、2593b、2593c用以輸出供驅動該第四橋臂S4、第五橋臂S5或第六橋臂S6上的2個中的剩下I個逆導型開關的第四PWM驅動信號，且該第三PWM驅動信號與該第四PWM驅動信號為互補信號，當該第三PWM驅動信號為導通信號時，該第四PWM驅動信號則為截止信號。在本實施例中，為使圖示更為簡潔明了，附圖1中省略第三輸出端2591a、2591b、2591c以及第四輸出端2593a、2593b、2593c與各自的逆導型開關的控制端的連接線路，而以文字描述如下，如圖1所示，該第三輸出端2591a是用以輸出供驅動該第四橋臂S4上的其中一個逆導型開關S41的第三PWM驅動信號PWM41，該第四輸出端2593a是用以輸出供驅動該第四橋臂S4上的另一個逆導型開關S42的第四PWM驅動信號PWM42，該第三輸出端2591b是用以輸出供驅動該第五橋臂S5上的其中一個逆導型開關S51的第三PWM驅動信號PWM51，該第四輸出端2593b是用以輸出供驅動該第五橋臂S5上的另一個逆導型開關S52的第四PWM驅動信號PWM52，該第三輸出端2591c是用以輸出供驅動該第六橋臂S6上的其中一個逆導型開關S61的第三P麗驅動信號PWM61，該第四輸出端2593c是用以輸出供驅動該第六橋臂S6上的另一個逆導型開關S62的第四PWM驅動信號PWM62。
上述第一電流閉環模塊23中的第一鋸齒波信號和第二電流閉環模塊25中的第二鋸齒波信號錯開180°，第一同步信號與第二同步信號錯開180°，使得分別驅動第一三相整流橋135的PWM驅動信號與第二三相整流橋155的PWM驅動信號對應地錯開180°，進而形成交錯驅動；而且第一電流閉環模塊23與第二電流閉環模塊25共用同一電壓閉環模塊21的輸出(經該誤差濾波放大單元215濾波放大處理的電壓偏差值)，因而可以獲得優良的均流性能，提聞了功率等級。
綜上所述，本發明的三相可控整流器的控制系統主要是建立在由交錯結構的第一功率電路與第二功率電路、以及與第一及第二功率電路的輸出端并聯的測壓電路構成的三相可控整流器電路中，該三相可控整流器電路通過高頻PWM調制原理，來實現三相兩級交錯AC-DC變換，本發明的三相可控整流器的控制系統通過采集上述三相可控整流器電路中測量得到的交流側電流和所輸出的直流電壓以及一系列的數值計算和邏輯處理，分別產生兩組六路驅動脈沖，而對應驅動第一三相整流橋與第二三相整流橋，使得兩級交錯的三相可控整流器工作在網側單位功率因數下，消除諧波電流對電網的污染，具有快速相應能力，同時由于無需檢測交流側電壓，有利于簡化電路設計、降低成本和提高可靠性，此外，由于本發明的三相可控整流器的控制系統中的第一與二鋸齒波信號、第一與第二同步信號的相位均錯開180°，使得最終產生的第一三相整流橋的PWM驅動信號與第二三相整流橋的PWM驅動信號在相位上交錯180°，因而形成交錯驅動，且第一與第二電流閉環模塊共用同一電壓閉環模塊的輸出，因而可以獲得優良的均流性能，提高了功率等級。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種三相可控整流器的控制系統，其中，所述三相可控整流器包括其一端共接的三相交流源、第一功率電路、第二功率電路以及測壓電路； 其中，所述第一功率電路包括: 三個第一電流互感器，其一端分別連接所述三相交流源的另一端，且用以測量并分別輸出第一電流值、第二電流值與第三電流值； 三個第一電感，其一端分別連接所述三個第一電流互感器的另一端； 第一三相整流橋，具有6個逆導型開關，每2個構成一個橋臂，而分別形成第一橋臂、第二橋臂與第三橋臂，且所述第一橋臂、第二橋臂與第三橋臂的公共連接端分別構成第一正極輸出端與第一負極輸出端，并所述第一橋臂、第二橋臂與第三橋臂的中點分別與所述三個第一電感的另一端連接；以及 第一電容，跨接在所述第一正極輸出端與第一負極輸出端； 且，所述第二功率電路包括: 三個第二電流互感器，其一端分別連接所述三相交流源的另一端，且用以測量并分別輸出第四電流值、第五電流值與第六電流值； 三個第二電感，其一端連接所述三個第二電流互感器的另一端； 第二三相整流橋，具有6個逆導型開關，每2個構成一個橋臂，而分別形成第四橋臂、第五橋臂與第六橋臂，且所述第四橋臂、第五橋臂與第六橋臂的公共連接端分別構成第二正極輸出端與第二負極輸出端，并所述第四橋臂、第五橋臂與第六橋臂的中點分別與所述三個第二電感的另一端連接，且所述第一正極輸出端與所述第二正極輸出端連接構成正極輸出端，所述第一負極輸出端與所述第二負極輸出端連接構成負極輸出端；以及 第二電容，跨接在所述第二正極輸出端與第二負極輸出端，并與所述第一電容并聯連接; 所述測壓電路與所述第一電容以及第二電容并聯連接，且包括: 電阻組，其一端連接所述正極輸出端，且包含一個第一電阻或兩個及以上個串接的第一電阻；以及 第二電阻，其一端連接所述電阻組的另一端，其另一端連接所述負極輸出端，并在所述第二電阻與所述電阻組之間形成一個輸出直流電壓的分接點； 其特征在于，所述三相可控整流器的控制系統包括: 電壓閉環模塊、第一電流閉環模塊以及第二電流閉環模塊； 其中，所述電壓閉環模塊包括: 參考電壓源，用以產生參考電壓； 減法單元，分別接收所述參考電壓源所產生的參考電壓以及所述分接點所輸出的直流電壓，且用以將所述參考電壓減去所述直流電壓，以產生并輸出一個電壓偏差值；以及誤差濾波放大單元，接收所述減法單元所輸出的電壓偏差值，且用以對所述電壓偏差值執行濾波放大處理； 且，所述第一電流閉環模塊包括: 第一鋸齒波發生單元，用以產生第一鋸齒波信號； 第一同步信號發生單元，用以產生與第一鋸齒波信號屬于同相位的第一同步信號； 第一乘法單元，分別接收所述誤差濾波放大單元所輸出的經濾波放大處理的電壓偏差值以及所述第一鋸齒波發生單元所產生的第一鋸齒波信號，且用以將所述經濾波放大處理的電壓偏差值與所述第一鋸齒波信號相乘，而產生并輸出第一調幅載波； 三個第一比較單元，均接收所述第一乘法單元所輸出的第一調幅載波，且分別接收所述三個第一電流互感器所輸出的第一電流值、第二電流值與第三電流值，并用以分別比較所述第一電流值與所述第一調幅載波、所述第二電流值與所述第一調幅載波、以及所述第三電流值與所述第一調幅載波，以在第一調幅載波高于第一電流值、或第一調幅載波高于第二電流值、或第一調幅載波高于第三電流值時產生高電平，在第一調幅載波低于第一電流值、或第一調幅載波低于第二電流值、或第一調幅載波低于第三電流值時產生低電平，進而分別產生并輸出第一脈沖信號、第二脈沖信號與第三脈沖信號；以及 三個第一控制單元，用以分別接收所述三個第一比較單元所輸出的第一脈沖信號、第二脈沖信號與第三脈沖信號以及所述第一同步信號發生單元所產生的第一同步信號，并用以分別依據第一脈沖信號與第一同步信號、第二脈沖信號與第一同步信號、以及第三脈沖信號與第一同步信號而 分別產生供驅動所述第一三相整流橋的第一橋臂中的2個逆導型開關、第二橋臂中的2個逆導型開關與第三橋臂中的2個逆導型開關的PWM驅動信號；所述第二電流閉環模塊包括: 第二鋸齒波發生單元，用以產生與第一鋸齒波信號幅值相同且相位錯開180°的第二鋸齒波信號； 第二同步信號發生單元，用以產生第一同步信號幅值相同且相位錯開180°的第二同步信號； 第二乘法單元，分別接收所述誤差濾波放大單元所輸出的經濾波放大處理的電壓偏差值以及所述第二鋸齒波發生單元所產生的第二鋸齒波信號，且用以將所述經濾波放大處理的電壓偏差值與所述第二鋸齒波信號相乘，而產生并輸出第二調幅載波； 三個第二比較單元，均接收所述第二乘法單元所輸出的第二調幅載波，且分別接收所述三個第二電流互感器所輸出的第四電流值、第五電流值與第六電流值，并用以分別比較所述第四電流值與所述第二調幅載波、所述第五電流值與所述第二調幅載波、以及所述第六電流值與所述第二調幅載波，以在第二調幅載波高于第四電流值、或第二調幅載波高于第五電流值、或第二調幅載波高于第六電流值時產生高電平，在第二調幅載波低于第四電流值、或第二調幅載波低于第五電流值、或第二調幅載波低于第六電流值時產生低電平，進而分別產生并輸出第四脈沖信號、第五脈沖信號與第六脈沖信號；以及 三個第二控制單元，用以分別接收所述三個第二比較單元所輸出的第四脈沖信號、第五脈沖信號與第六脈沖信號以及所述第二同步信號發生單元所產生的第二同步信號，并用以分別依據第四脈沖信號與第二同步信號、第五脈沖信號與第二同步信號、以及第六脈沖信號與第二同步信號而分別產生供驅動所述第二三相整流橋的第四橋臂中的2個逆導型開關、第五橋臂中的2個逆導型開關與第六橋臂中的2個逆導型開關的PWM驅動信號。
2.根據權利要求1所述的三相可控整流器的控制系統，其特征在于:所述逆導型開關為含反向并聯二極管的IGBT或IGCT或IECT。
3.根據權利要求1所述的三相可控整流器的控制系統，其特征在于:所述三個第一控制單元均為具有第一置位端、第一復位端以及互補的第一輸出端與第二輸出端的RS觸發器，所述第一置位端用以接收對應連接的第一比較單元所輸出的第一脈沖信號，而所述第一復位端用以接收所述第一同步信號發生單元所產生的第一同步信號，且所述第一輸出端用以輸出供驅動所述第一橋臂、第二橋臂或第三橋臂上的2個中的其中之一個逆導型開關的第一 PWM驅動信號，所述第二輸出端用以輸出供驅動所述第一橋臂、第二橋臂或第三橋臂上的2個中的剩下I個逆導型開關的第二 PWM驅動信號。
4.根據權利要求3所述的三相可控整流器的控制系統，其特征在于:所述第一PWM驅動信號與所述第二 PWM驅動信號為互補信號。
5.根據權利要求1所述的三相可控整流器的控制系統，其特征在于:所述三個第二控制單元均為具有第二置位端、第二復位端以及互補的第三輸出端與第四輸出端的RS觸發器，所述第二置位端用以接收對應連接的第二比較單元所輸出的第二脈沖信號，而所述第二復位端用以接收所述第二同步信號發生單元所產生的第二同步信號，且所述第三輸出端用以輸出供驅動所述第四橋臂、第五橋臂或第六橋臂上的2個中的其中之一個逆導型開關的第三PWM驅動信號，所述第四輸出端用以輸出供驅動所述第四橋臂、第五橋臂或第六橋臂上的2個中的剩下I個逆導型開關的第四PWM驅動信號。
6.根據權利要求5所述的三相可控整流器的控制系統，其特征在于:所述第三PWM驅動信號與所述第四PWM驅動信號 為互補信號。
全文摘要
本發明提供一種三相可控整流器的控制系統，建立在由交錯結構的第一與第二功率電路、以及與第一及第二功率電路的輸出端并聯的測壓電路構成的三相可控整流器電路中，采用上述三相可控整流器電路中測量得到的直流電壓，產生隨直流電壓波動的調幅載波，再將由上述電路中測量得到的交流側電流與調幅載波相比較，產生可以通過RS觸發器形成驅動第一及第二三相整流橋的脈沖序列，上述第一及第二三相整流橋各自的控制部分采用同一電壓閉環模塊的輸出，各自的電流閉環模塊控制結構簡單，運算速度快，因而兩級交錯的功率電路具有優良的均流特性，從而支持更高的輸出功率等級，由于無需檢測交流側電壓，有利于簡化電路設計、降低成本和提高可靠性。
文檔編號H02M7/219GK103187890SQ201110445628
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者楊進寶, 朱俊, 丁國萍, 朱元慶, 劉明霖 申請人:上海儒競電子科技有限公司