一種改善維也納整流器中點(diǎn)電壓不平衡的整流電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子交流領(lǐng)域，特別涉及一種改善維也納整流器中點(diǎn)電壓不平衡的整流電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]VIENNA整流器電路結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)管數(shù)量少，可以實(shí)現(xiàn)三電平運(yùn)行，同等輸出電壓情況下，能有效地降低開關(guān)管的電壓應(yīng)力。另外，該電路具有三電平結(jié)構(gòu)，因而，在確定電流紋波要求下，可以采用較小的濾波電感。由于上述特點(diǎn)使得該電路在單相功率因數(shù)校正(PFC)場合具有良好應(yīng)用前景。但是三電平結(jié)構(gòu)拓?fù)涞闹悬c(diǎn)電位不平衡的問題一直存在，中點(diǎn)電位不平衡的危害是多方面的，例如電容上的電壓波動會降低電容的使用壽命，由于不均衡的電壓造成的某相橋臂的功率器件承受的電壓偏大等等。解決的思路也是在大范圍內(nèi)防止中點(diǎn)電位偏移，在小范圍內(nèi)盡量減小中點(diǎn)波動的幅度。中點(diǎn)平衡的控制總體上分為硬件控制和軟件控制，現(xiàn)有的硬件控制電路具有電路拓?fù)鋸?fù)雜，控制效果不佳等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種改善維也納整流器中點(diǎn)電壓不平衡的整流電路，采用一種LC可控電路，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出電容接入值，達(dá)到自動補(bǔ)償中點(diǎn)電位的效果，有效解決了維也納整流電路的中點(diǎn)電位不平衡的問題。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供一種改善維也納整流器中點(diǎn)電壓不平衡的整流方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種改善維也納整流器中點(diǎn)電壓不平衡的整流電路，包括第一LC可控電路、第二LC可控電路、采樣電路、輔助電源模塊、單片機(jī)控制模塊和驅(qū)動模塊;所述輔助電源模塊分別為單片機(jī)控制模塊、驅(qū)動模塊供電，采樣電路采集維也納整流器輸出的上部中點(diǎn)電位Unl、維也納整流器輸出的下部中點(diǎn)電位Un2，并將采集的Unl、Un2傳輸至單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)控制模塊經(jīng)過計(jì)算后輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號至驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊輸出的驅(qū)動信號分別傳輸至第一 LC可控電路、第二 LC可控電路，第一 LC可控電路的移相角減小、第二 LC可控電路的移相角增大，或者第一 LC可控電路的移相角增大，第二 LC可控電路的移相角減小，通過負(fù)反饋使得Unl、Un2自動調(diào)節(jié)，補(bǔ)償維也納整流器不平衡的中點(diǎn)電壓，直至平衡。
[0007]所述第一LC可控電路，包括第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第七二極管、第八二極管、第十一二極管、第十二二極管、第一電容、第一電感，其中第七二極管反并聯(lián)在第七開關(guān)管上，第八二極管反并聯(lián)在第八開關(guān)管上，第七開關(guān)管的漏極分別接第十一二極管的正極和第一電感的一端，第一電感的另一端接維也納整流器輸出的上部中點(diǎn)電位，第七開關(guān)管的源極分別接第十二二極管的正極和第一電容的負(fù)極，第一電容的正極分別接第i^一二極管的負(fù)極和第八開關(guān)管的漏極，第八開關(guān)管的源極分別接第十二二極管的負(fù)極、維也納整流器輸出的中點(diǎn)電位。
[0008]所述第二LC可控電路，包括第九開關(guān)管、第十開關(guān)管、第九二極管、第十二極管、第十三二極管、第十四二極管、第二電容、第二電感，其中第九二極管反并聯(lián)在第九開關(guān)管上，第十二極管反并聯(lián)在第十開關(guān)管上，第九開關(guān)管的漏極分別接第十三二極管的正極和第二電感的一端，第二電感的另一端接維也納整流器輸出的中點(diǎn)電位，第九開關(guān)管的源極分別接第十四二極管的正極和第二電容的負(fù)極，第二電容的正極分別接第十三二極管的負(fù)極和第十開關(guān)管的漏極，第十開關(guān)管的源極分別接第十四二極管的負(fù)極、維也納整流器輸出的下部中點(diǎn)電位。
[0009]所述維也納整流器，其包括第一整流橋、整流橋臂，所述整流橋臂包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管，第一二極管反并聯(lián)在第一開關(guān)管上，第二二極管反并聯(lián)在第二開關(guān)管上，第三二極管反并聯(lián)在第三開關(guān)管上，第四二極管反并聯(lián)在第四開關(guān)管上，第五二極管反并聯(lián)在第五開關(guān)管上，第六二極管反并聯(lián)在第六開關(guān)管上，第一開關(guān)管的漏極與第一整流橋的a相輸入端相連，第一開關(guān)管的源極接第二開關(guān)管的源極，第二開關(guān)管的漏極與維也納整流器輸出的中點(diǎn)電位相連，第三開關(guān)管的漏極與第一整流橋的b相輸入端相連，第三開關(guān)管的源極接第四開關(guān)管的源極，第四開關(guān)管的漏極與維也納整流器輸出的中點(diǎn)電位相連，第五開關(guān)管的漏極與第一整流橋的c相輸入端相連，第五開關(guān)管的源極接第六開關(guān)管的源極，第六開關(guān)管的漏極與維也納整流器輸出的中點(diǎn)電位相連。
[0010]所述輔助電源模塊，包括第二整流橋、第三電容、第四電容、第五電容、第一電阻、第二電阻、用于輸出15V直流電壓的第一穩(wěn)壓芯片和用于輸出5V直流電壓的第二穩(wěn)壓芯片；其中第二整流橋上下兩端分別接輸入電源VAC的兩端，另外兩端分別與第五電容兩端連接；第三電容的正極端接第一穩(wěn)壓芯片的輸入端，第一穩(wěn)壓芯片的輸出端接第二穩(wěn)壓芯片的輸入端，第二穩(wěn)壓芯片的輸出端與單片機(jī)控制模塊和驅(qū)動模塊的輸入端連接;第一穩(wěn)壓芯片的接地端與第二電阻一端連接，第二電阻的另一端接地;第一電阻的一端與第二電阻的一端連接，另一端接第一穩(wěn)壓芯片的輸出端;第四電容接第二穩(wěn)壓芯片的輸入端，另一端接地;第五電容的正極端接第二穩(wěn)壓芯片的輸出端，另一端接地。
[0011]所述驅(qū)動模塊，包括七個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動信號判斷電路，每個(gè)驅(qū)動信號判斷電路均包括第三電阻、第六電容、第一與門、第一驅(qū)動隔離電路;單片機(jī)控制模塊輸出的控制信號連接到第三電阻的一端、第一與門的一個(gè)輸入端;第三電阻的另一端接第一與門的另一輸入端和第六電容的一端，第六電容的另一端接地;第一與門的輸出接第一驅(qū)動隔離電路。
[0012]所述驅(qū)動隔離電路共包含七個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子電路，每個(gè)子電路均產(chǎn)生一個(gè)隔離的驅(qū)動信號送到主電路對應(yīng)開關(guān)管的門極，每個(gè)子電路均包括包括第一三極管、第二三極管、第七電容、第一變壓器、第四電阻;第一三極管的基極和第二三極管的基極相連后連接第一與門的輸出；第一三極管的發(fā)射極和第二三極管的發(fā)射極相連后與第七電容的一端相連，第一三極管的集電極接輔助電源模塊中第一穩(wěn)壓芯片的輸出，第二三極管的集電極與第一變壓器的一個(gè)輸入端相連后接地，第七電容的另一端接第一變壓器的另一輸入端;第一變壓器的一個(gè)輸出端與第四電阻的一端相連，另一端接主電路對應(yīng)開關(guān)管的源極，第四電阻的另一端接主電路對應(yīng)開關(guān)管的門極，所述主電路包括維也納整流器、第一 LC可控電路、第二 LC可控電路。
[0013]本發(fā)明的另一目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0014]基于改善維也納整流器中點(diǎn)電壓不平衡的整流電路的一種改善維也納整流器中點(diǎn)電壓不平衡的整流方法，包含以下順序步驟:
[0015]S1.單片機(jī)控制模塊的單片機(jī)控制電路接收主電路采樣得到的輸入三相電的相電壓和輸入相電流；
[0016]S2.分別計(jì)算輸入相電壓和輸入相電流的過零點(diǎn)時(shí)刻，將輸入相電壓的過零點(diǎn)時(shí)刻減去輸入相電流的過零點(diǎn)時(shí)刻，若兩者差值為正，則減小維也納a相橋臂的開通時(shí)刻同時(shí)增大維也納b，c相橋臂的開通時(shí)刻，若兩者差值為負(fù)，則增大維也納a相橋臂的開通時(shí)刻同時(shí)減小維也納b，c相橋臂的開通時(shí)刻，通過負(fù)反饋使輸入電壓和輸入電流的過零點(diǎn)時(shí)刻相同，即功率因數(shù)為I;
[0017]S3.單片機(jī)控制模塊的單片機(jī)控制電路接收主電路采樣得到的中點(diǎn)電位UnI和中點(diǎn)電位Un2，用中點(diǎn)電位Un I減去中點(diǎn)電位Un2，若所得差值為正，則減小第一 LC可控電路的移相角，同時(shí)增大第二LC可控電路的移相角，若所得差值為負(fù)，則增大第一LC可控電路的移相角，同時(shí)減小第二LC可控電路的移相角，通過負(fù)反饋使得