全文摘要
一种低纹波三相降压型整流器，包括三相交流电源、滤波电路、二极管导通电路、补偿电路和输出回路，本实用新型与传统的三相整流器相比，纹波低，输出电压稳定，抗干扰能力强，具有很好的鲁棒性。
主设计要求
1.一种低纹波三相降压型整流器，其特征是：它包括三相交流电源、滤波电路、二极管导通电路、补偿电路和输出回路；所述三相交流电源包括a相电源、b相电源和c相电源；所述滤波电路包括滤波电感La、滤波电感Lb和滤波电感Lc；所述二极管导通电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管T+和开关管T-；所述补偿电路包括反向串联的Mos管Sy1、反向串联的Mos管Sy2、反向串联的Mos管Sy3、二极管D7和二极管D8；所述输出回路包括电感L1、电感L2、开关管T1、电容C1、负载电阻RL、电感L3与电感L4组成的耦合系数为M的耦合电感。
设计方案
1.一种低纹波三相降压型整流器，其特征是：它包括三相交流电源、滤波电路、二极管导通电路、补偿电路和输出回路；所述三相交流电源包括a相电源、b相电源和c相电源；所述滤波电路包括滤波电感La、滤波电感Lb和滤波电感Lc；所述二极管导通电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管T+和开关管T-；所述补偿电路包括反向串联的Mos管Sy1、反向串联的Mos管Sy2、反向串联的Mos管Sy3、二极管D7和二极管D8；所述输出回路包括电感L1、电感L2、开关管T1、电容C1、负载电阻RL、电感L3与电感L4组成的耦合系数为M的耦合电感。
2.如权利要求1所述的一种低纹波三相降压型整流器，其特征是：所述三相交流电源为三相对称的电源，a相电源相角超前b相电源相角180度，b相电源相角超前c相电源相角180度。
3.如权利要求1所述的一种低纹波三相降压型整流器，其特征是：所述滤波电路中的滤波电感La一端连接a相交流电源，滤波电感La的另一端连接A点；滤波电感Lb的一端连接在b相交流电源，滤波电感Lb的另一端连接B点；滤波电感Lc的一端连接在c相交流电源，滤波电感Lc的另一端连接C点。
4.如权利要求1所述的一种低纹波三相降压型整流器，其特征是：所述二极管导通电路的二极管D1阳极连接A点，二极管D3阳极连接B点，二极管D5阳极连接C点，二极管D1、二极管D3、二极管D5的阴极公共端连接D点；二极管D2阴极连接A点，二极管D4阴极连接B点，二极管D6阴极连接C点，二极管D2、二极管D4、二极管D6的阳极公共端连接开关管T-的一端，开关管T-的另一端连接F点；开关管T+的一端连接D点，开关管T+的另一端连接E点。
5.如权利要求1所述的一种低纹波三相降压型整流器，其特征是：所述补偿电路的Mos管Sy1的一端连接A点，Mos管Sy2的一端连接B点，Mos管Sy3的一端连接C点，Mos管Sy1的另一端、Mos管Sy2的另一端和Mos管Sy3的另一端共同连接I点；二极管D7阳极连接I点，二极管D7阴极连接E点，二极管D8阳极连接F点，二极管D8阴极连接I点。
6.如权利要求1所述的一种低纹波三相降压型整流器，其特征是：所述输出回路的开关管T1的一端连接D点，开关管T1的另一端连接电感L2；电感L2的一端连接开关管T1，电感L2的另一端连接G点；电感L1的一端连接E点，电感L1的另一端连接G点；电容C1的一端连接G点，电容C1的另一端连接H点；负载电阻RL的一端连接G点、负载电阻RL的另一端连接H点；电感L3与电感L4组成的耦合系数为M的耦合电感一端连接F点，电感L3与电感L4组成的耦合系数为M的耦合电感另一端连接H点。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及三相电能变换领域，具体涉及一种低纹波三相降压型整流器。
背景技术
近些年来，从第二次工业革命开始，人类社会进入到了电气时代，从那时开始，电能就作为驱动社会发展的重要能源，安全、优质、高效的进行电能利用一直都是行业工作者的努力方向。由于各种历史和技术原因，目前世界各国的电力系统仍以交流供电为主导，越来越多的用电设备实际上是直流负载，即使是交流供电的感应电机对电能质量的要求也越来越高；电网的交流电源往往需要经过变换之后才能使用，进行电能变换的电力电子技术应运而生，极大地提高了用电设备的电能质量和效率水平，从交流电网取电，进行电能变换的过程中，一般都需要经过交流到直流的变换过程，能够实现这种功能的电路是整流电路，其中不可控整流和相控整流会产生大量的谐波电流，随着电力电子装置的广泛应用，谐波污染危害变得日益严重，干扰用电设备的正常运行，降低了电力设备的效率、利用率，甚至威胁到了整个电力系统的稳定运行。
传统的三相整流器有一些优势，比如装置体积小，功率密度大，有更快的动态响应，可靠性也得到很大地提升，同时电流畸变率小，功率因数高，但是输出电压不稳定，因此对于新型整流器的研究非常重要，新型整流器必须保证输出直流电压稳定，谐波少，抗干扰能力强，具有很好的鲁棒性。
实用新型内容
为了改善传统三相整流器效率低，输出电压不稳定的缺点，本实用新型提出了一种低纹波三相降压型整流器，与传统的三相整流器相比，提高了电路的转换效率，输出电压稳定，谐波少，抗干扰能力强，具有很好的鲁棒性，具有很高的电压调整率和负载调整率，应用前景非常广泛。
本实用新型采取的技术方案为：
一种低纹波三相降压型整流器，包括三相交流电源、滤波电路、二极管导通电路、补偿电路和输出回路；所述三相交流电源包括a相电源、b相电源和c相电源；所述滤波电路包括滤波电感La、滤波电感Lb和滤波电感Lc；所述二极管导通电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管T+和开关管T-；所述补偿电路包括反向串联的Mos管Sy1、反向串联的Mos管Sy2、反向串联的Mos管Sy3、二极管 D7和二极管D8；所述输出回路包括电感L1、电感L2、开关管T1、电容C1、负载电阻RL、电感L3与电感L4组成的耦合系数为M的耦合电感。
所述三相交流电源为三相对称的电源，a相电源相角超前b相电源相角180度，b相电源相角超前c相电源相角180度。
所述滤波电路中的滤波电感La一端连接a相交流电源，滤波电感La的另一端连接A点；滤波电感Lb的一端连接在b相交流电源，滤波电感Lb的另一端连接B点；滤波电感 Lc的一端连接在c相交流电源，滤波电感Lc的另一端连接C点。
所述二极管导通电路的二极管D1阳极连接A点，二极管D3阳极连接B点，二极管 D5阳极连接C点，二极管D1、二极管D3、二极管D5的阴极公共端连接D点；二极管D2 阴极连接A点，二极管D4阴极连接B点，二极管D6阴极连接C点，二极管D2、二极管 D4、二极管D6的阳极公共端连接开关管T-的一端，开关管T-的另一端连接F点；开关管 T+的一端连接D点，开关管T+的另一端连接E点。
所述补偿电路的Mos管Sy1的一端连接A点，Mos管Sy2的一端连接B点，Mos管 Sy3的一端连接C点，Mos管Sy1的另一端、Mos管Sy2的另一端和Mos管Sy3的另一端共同连接I点；二极管D7阳极连接I点，二极管D7阴极连接E点，二极管D8阳极连接F 点，二极管D8阴极连接I点。
所述输出回路的开关管T1的一端连接D点，开关管T1的另一端连接电感L2；电感L2的一端连接开关管T1，电感L2的另一端连接G点；电感L1的一端连接E点，电感L1 的另一端连接G点；电容C1的一端连接G点，电容C1的另一端连接H点；负载电阻RL 的一端连接G点、负载电阻RL的另一端连接H点；电感L3与电感L4组成的耦合系数为 M的耦合电感一端连接F点，电感L3与电感L4组成的耦合系数为M的耦合电感另一端连接H点。
本实用新型一种低纹波三相降压型整流器，具有如下优点：
本实用新型运用了新的电路拓扑结构，在传统算法的控制下，使得输出电压稳定，谐波少，实现了良好的负载调整率和电压调整率。
附图说明
图1为本实用新型一种低纹波三相降压型整流器的电路拓扑结构图；
图2为本实用新型一种低纹波三相降压型整流器的负载两端电压波形图；
图3为本实用新型一种低纹波三相降压型整流器当输出控制电压变化时负载两端电压波形图；
图4为本实用新型一种低纹波三相降压型整流器当负载功率变化时负载两端电压波形图。
具体实施方式
图1所示为一种低纹波三相降压型整流器，包括三相交流电源、滤波电路、二极管导通电路、补偿电路和输出回路；所述三相交流电源包括a相电源、b相电源和c相电源；所述滤波电路包括滤波电感La、滤波电感Lb和滤波电感Lc；所述二极管导通电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管T+和开关管T-；所述补偿电路包括反向串联的Mos管Sy1、反向串联的Mos管Sy2、反向串联的Mos管Sy3、二极管D7和二极管D8；所述输出回路包括电感L1、电感L2、开关管T1、电容C1、负载电阻RL、电感L3与电感L4组成的耦合系数为M的耦合电感。
所述三相交流电源为三相对称的电源，a相电源相角超前b相电源相角180度，b相电源相角超前c相电源相角180度。
所述滤波电路中的滤波电感La一端连接a相交流电源，滤波电感La的另一端连接A点；滤波电感Lb的一端连接在b相交流电源，滤波电感Lb的另一端连接B点；滤波电感 Lc的一端连接在c相交流电源，滤波电感Lc的另一端连接C点。
所述二极管导通电路的二极管D1阳极连接A点，二极管D3阳极连接B点，二极管 D5阳极连接C点，二极管D1、二极管D3、二极管D5的阴极公共端连接D点；二极管D2 阴极连接A点，二极管D4阴极连接B点，二极管D6阴极连接C点，二极管D2、二极管 D4、二极管D6的阳极公共端连接开关管T-的一端，开关管T-的另一端连接F点；开关管 T+的一端连接D点，开关管T+的另一端连接E点。
所述补偿电路的Mos管Sy1的一端连接A点，Mos管Sy2的一端连接B点，Mos管 Sy3的一端连接C点，Mos管Sy1的另一端、Mos管Sy2的另一端和Mos管Sy3的另一端共同连接I点；二极管D7阳极连接I点，二极管D7阴极连接E点，二极管D8阳极连接F 点，二极管D8阴极连接I点。
所述输出回路的开关管T1的一端连接D点，开关管T1的另一端连接电感L2；电感L2的一端连接开关管T1，电感L2的另一端连接G点；电感L1的一端连接E点，电感L1 的另一端连接G点；电容C1的一端连接G点，电容C1的另一端连接H点；负载电阻RL 的一端连接G点、负载电阻RL的另一端连接H点；电感L3与电感L4组成的耦合系数为 M的耦合电感一端连接F点，电感L3与电感L4组成的耦合系数为M的耦合电感另一端连接H点。
为了更好的地理解本实用新型内容，以下结合图1的电路结构图对本实用新型的具体实施方式进行说明，对本实用新型采用传统的双闭环PI调节算法，将输出电压与参考电压进行作差作为电压外环的输入信号，经过电压外环的调节，将电压外环的输出信号与输出电流作差，送入电流内环，将电流内环输出信号进行载波占空比调制，从而控制整流器；结合图 1的电路结构图，设置系统的仿真参数为：交流电源频率为50Hz，有效值为220V，输出直流电压UL为350V，电阻负载为81欧姆，输出回路的电感都为350uH，输出回路的电容为 470uF，耦合系数M＝354.985，滤波电路的电感都为245uH，开关频率为28000Hz，图2、图3、图4为本实用新型在Simulink中仿真得到的。
图2为整流器稳定时输出电压波形，其近似一条直线，几乎等于设定输出电压值，因此其输出电压稳定性好。
图3为在0.1s时电压设定值从350V跳变到450V时输出电压波形，在0.002s后电压基本就稳定了，可见本实用新型低纹波三相降压型整流器具有良好的电压调整率。
图4为在0.25s时负载加重一倍然后又恢复时的输出电压波形，输出电压基本没变，可见本实用新型低纹波三相降压型整流器具有良好的负载调整率。
以上所述仅是本实用新型低纹波三相降压型整流器的一种电路结构图，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以轻易等效变化或替换，这些轻易等效变化或替换的电路拓扑结构均处在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201921108241.2
申请日:2019-07-15
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:93(哈尔滨)
授权编号:CN209860820U
授权时间:20191227
主分类号:H02M7/217
专利分类号:H02M7/217;H02M1/12
范畴分类:37C;
申请人:哈尔滨理工大学
第一申请人:哈尔滨理工大学
申请人地址:150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号
发明人:颜景斌;李瑞松;赵耀;李森铎;刘思
第一发明人:颜景斌
当前权利人:哈尔滨理工大学
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：整流器论文; mos管论文; 三相电压论文; 负载调整率论文; 开关管论文; 二极管原理论文; 纹波电压论文; 三相电源论文; 三相电路论文; 纹波电流论文; 电路回路论文; 电感论文;