[发明专利]一种AC/DC PWM变换电路及其控制装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及到AC/DC PWM的现代电力电子变换技术，特别涉及到一种AC/DC PWM变换电路及其控制装置。

(二)背景技术

在现有技术中AC/DC PWM变换技术主要有三种方法，一是二极管不控整流，二是晶闸管相控整流，三是PWM可控整流。前两种整流变换电路及控制方法使电流谐波THD比较大，对电网干扰较大，在一些精密场合不允许使用。鉴于此，用PWM可控AC/DC变换电路及其控制来解决上述问题。

(三)发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种AC/DC PWM变换电路及其控制装置，解决输入谐波高，整机效率低，具有工作可靠，性能优良，网侧功率因数高等特点，属于当今世界的一种“绿色”电力电子变换技术。

本发明是通过以下措施来实现的：

本发明的AC/DC PWM变换电路，是由输入电抗器电路、电平电路、滤波吸收电路、直流母线依次连接组成，电平电路和滤波吸收电路连接在直流母线之间，输入电抗电路的三个输出端分别连接电平电路的三个输入端，电平电路的输出端分别连接到滤波吸收电路的输入端上；所述的电平电路是由全控器件、二极管和嵌位二极管组成，全控器件相互串联，二极管串联在全控器件的两端并连接在直流母线上，箝位二极管并联在二极管之间的连接点与全控器件之间的连接点上。

上述本发明的AC/DC PWM变换电路，所述的电平电路为两电平电路、三电平电路、五电平电路、七电平电路、或者更高的奇数多电平电路。

本发明的AC/DC PWM变换电路，所述的滤波吸收电路是由多个滤波电容串联组成。

本发明的AC/DC PWM变换电路装置，对于奇数多电平电路拓扑靠近正、负母线两侧的对等数量电力电子元器件是二极管，此二极管是快恢复的，电路中的全控器件可以是IGBT、MOSFET、IGCT等，同时也可以用这些器件代替快恢复二极管。

本发明所述的AC/DC PWM变换电路的控制装置，是由输入电源、输入电抗器电路、电平电路、滤波吸收电路、直流母线依次连接；输入电源连接相电压相电流取样电路，直流母线连接直流母线电压取样器，相电压相电流采样电路和直流母线电压取样器均与电压电流调节器连接，电压电流调节器连接PWM生成电路，PWM生成电路连接在电平电路上。

常规的PWM整流电路拓扑，无论是两电平还是多电平都是由全控器件组成。本发明的电平电路是串联的可控功率器件和快恢复二极管组成，可控功率器件成倍减少。当本发明的AC/DC PWM变换电路中全用可控器件IGBT控制时，也只是用靠近正、负母线端IGBT全控器件内部的反并联的二极管而已。

本发明的AC/DC PWM变换电路及控制装置，有别于常规PWM整流控制方法，电路拓扑结构简单，控制算法巧妙且易实现。利用了DC/DC变换中的boost变换思维，把输入电流高次谐波电流作为反馈量进行电流闭环控制，可以有效解决间接电流控制方法的不足。该装置的输出正负母线电压稳定，网侧功率因数高，电流谐波低且能满足国标要求。

(四)附图说明

图1是一种简单的AC/DC PWM变换电路的主电路图

图中：2、输入电抗电路3、电平电路9、滤波吸收电路L是电感，Va3～Va6、Vb3～Vb6、Vc3～Vc6是全控器件，Va1、Va2、Va7、Va8、Vb1、Vb2、Vb7、Vb8、Vc1、Vc2、Vc7、Vc8是二极管，Va9～Va20、Vb9～Vb20、Vc9～Vc20是箝位二极管，C1～C4是滤波电容。

图2是AC/DC PWM变换电路控制装置的原理方块图

图中：1、输入电源2、输入电抗器电路3、电平电路4、直流母线5、PWM生成电路6、相电压相电流采样电路7、电压电流调节器8、直流母线电压取样器。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作具体的说明。

实施例1：

本发明AC/DC PWM变换电路的主电路以五电平为例的原理图，如图1所示。

其电路结构形式由输入电抗电路2，电平电路3，滤波吸收电路9组成。它们之间的连接关系如图1所示。

三相电压的整流、滤波拓扑与普通的三相整流、滤波拓扑相同。所不同的是，整流桥的上下桥臂由原来的全部是全控器件改为由全控器件和快恢复二极管相串联及嵌位二极管组成的电平电路，并在电源的正负母线之间接入了由电容C1～C4串联组成的吸收滤波电路。