專利名稱：具有虛擬中線的三相整流器電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及整流器電路，更具體地說，涉及對沒有中線連接的三相交流電源進行整流的整流器電路。
某些應用場合需要比已整流的直流電壓更高或更低的直流電源。在這種情況下，電源轉(zhuǎn)換模塊將直流電源轉(zhuǎn)換為所需的較高或較低的直流電平。當需要不同頻率或電壓的交流電源時，通過電源轉(zhuǎn)換模塊將已整流的直流電源逆變?yōu)樗桦妷夯蝾l率的交流電源。
在某些情況下，需要在不使用穩(wěn)壓直流電源的條件下運行一個直流一交流電源轉(zhuǎn)換模塊。隨著直流供電電壓的增加，某些類型的電源轉(zhuǎn)換模塊(尤其是1MHz以上)效能明顯降低。
在許多應用場合中，電源轉(zhuǎn)換模塊由480VAC(通用于美國)或400VAC(通用于其它國家)電源進行供電。這些應用場合包括射頻放大器和射頻發(fā)生器。對于高頻電源轉(zhuǎn)換模塊的標準做法是將兩個或更多個較低電壓的電源轉(zhuǎn)換模塊串聯(lián)連接。然而，若在運行中，串聯(lián)連接的模塊之一失效，則整個系統(tǒng)隨之失效。在串聯(lián)連接的各電源轉(zhuǎn)換模塊之間，也難以均勻地分配已整流的直流電壓輸入。
當交流電源為三相時，典型地提供3路交流信號以及一條地線和/或中線。當具備中線時，提供給電路的電壓可以是相線與相線之間的電壓，或者是相線與中線之間的電壓。然而，在許多設備中，不具備中線連接。當不具備中線連接時，提供給電路的電壓只能是相線與相線之間的電壓。相線與中線之間的電壓一般低于相線與相線之間的電壓，它們之間的比例因子等于 。在直流-交流高頻應用場合，較低的電壓會帶來較高的效率，并且，若中線連接的可用性得到保證，則可以使用相線到中線的連接。此外，對中線來說，存在電流限制，使用由設備提供的中線連接的任何應用場合都會受到這些限制。
在本發(fā)明的其他特征中，各電容器被跨接在各橋式整流器之間，以對整流波形進行濾波，并產(chǎn)生直流干線(rail)電壓。3個直流干線電壓大小相等。3個直流干線電壓向3個電源轉(zhuǎn)換模塊饋電。當3個電源轉(zhuǎn)換模塊之一失效時，剩下的兩個模塊仍以降低了的電壓水平繼續(xù)得到供電。
在其他特征中，各電感器被連接在各橋式整流器與各電容器之間，以進一步地使直流干線電壓平滑，并使功率因數(shù)增加。可供選擇地，各電感器被連接在三相交流輸入的各相線與各橋式整流器之間，以便使直流干線電壓平滑，并使功率因數(shù)增加。
在本發(fā)明的其他特征中，各橋式整流器包括第一、第二、第三和第四二極管，各有一個陽極和一個陰極。第一二極管的陽極被連接到第二二極管的陰極。第一二極管的陰極被連接到第三二極管的陰極。第二二極管的陽極被連接到第四二極管的陽極。第三二極管的陽極被連接到第四二極管的陰極。第一橋式整流器的第一二極管的陽極被連接到三相交流輸入的第一相。第二橋式整流器的第一二極管的陽極被連接到三相交流輸入的第二相。第三橋式整流器的第一二極管的陽極被連接到三相交流輸入的第三相。虛擬中線包括一個導電體，它將第一橋式整流器的第三二極管的陽極、第二橋式整流器的第三二極管的陽極以及第三橋式整流器的第三二極管的陽極連接起來。
通過下文所提供的詳細說明，將使本發(fā)明的其它可應用領域變得更加明顯。應當理解，在說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例時，詳細的說明以及各特定實例僅用于說明目的，而不限制本發(fā)明的范圍。
現(xiàn)在參照

圖1，電源轉(zhuǎn)換電路10包含有一個整流器電路12，該整流器電路向3個電源轉(zhuǎn)換模塊14-1、14-2和14-3供電。沒有中線連接的三相交流電源16與整流器電路12連接在一起，三相交流電源16輸出3路交流正弦電壓18-1、18-2和18-3。整流器電路12將交流正弦電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出20-1、20-2和20-3，并將它們分別輸出到3個電源轉(zhuǎn)換模塊14-1，14-2和14-3。
現(xiàn)在參照圖2，橋式整流器28-1，28-2和28-3被連接到三相交流電源16的各相上。三相交流電源16的各相產(chǎn)生交流正弦電壓輸出18-1、18-2和18-3。橋式整流器28-1，28-2和28-3對交流正弦電壓輸出18-1、18-2和18-3進行整流，產(chǎn)生整流電壓輸出30-1，30-2和30-3。橋式整流器28-1，28-2和28-3對交流正弦電壓輸出18-1，18-2和18-3的負半周部分進行倒相。這是通過組成橋式整流器28-1，28-2和28-3的各二極管32的特定配置來實現(xiàn)的。
橋式整流器28-1，28-2和28-3由4個二極管32-1，32-2，32-3和32-4組成，其中每一個二極管有一個陽極和一個陰極。第一二極管32-1的陽極被連接到第二二極管32-2的陰極，第一二極管32-1的陰極被連接到第三二極管32-3的陰極，第二二極管32-2的陽極被連接到第四二極管32-4的陽極，第三二極管32-3的陽極被連接到第四二極管32-4的陰極。
另外，橋式整流器28-1，28-2和28-3的第一二極管32-1的陽極被分別連接到三相交流電源16的電壓輸出18-1，18-2和18-3。橋式整流器28-1，28-2和28-3之間的連接34構(gòu)成了一條虛擬中線。該虛擬中線連接34包含一個電感器，它將3個橋式整流器28-1，28-2和28-3的第三二極管32-3的陽極連接在一起。
圖3是由三相交流電源16的各相所產(chǎn)生的示例性波形42。每一相的波形相互之間的相位移為120°。圖4分析的是由橋式整流器28-1，28-2和28-3產(chǎn)生的示例性波形50。如上所述，各二極管32對圖3所示的交流正弦電壓18-1，18-2和18-3的波形進行整流。
現(xiàn)在參照圖5，電容器58最好被用來平滑已整流的電壓。為清晰起見，來自圖2的參考數(shù)字在圖5中被用來標識相似的部件。各橋式整流器28-1，28-2和28-3以及各電容器58將來自三相交流電源16的交流正弦電壓輸出18-1、18-2和18-3轉(zhuǎn)換成直流干線電壓輸出20-1，20-2和20-3。電容器58通過對圖4所示波形50的電壓峰值進行平滑，對整流后的電壓30-1，30-2和30-3進行濾波。其結(jié)果是電壓輸出大致上恒定。整流器電路12的直流干線電壓輸出20-1，20-2和20-3基本上大小相同。而且，直流干線電壓輸出20-1，20-2和20-3向電源轉(zhuǎn)換模塊14-1、14-2和14-3饋電。在運行過程中，若3個電源轉(zhuǎn)換模塊14-1、14-2和14-3中有一個失效，則剩余的兩個模塊將以降低了的電壓水平繼續(xù)得到供電。
圖6示出了由各電容器58產(chǎn)生的波形66。圖中示出了隨時間變化的直流干線電壓20-1，20-2和20-3的圖形。如上所述，各電容器58通過對圖4所示波形50的電壓峰值進行平滑，對來自各橋式整流器28-1，28-2和28-3的整流電壓輸出30-1，30-2和30-3進行濾波。
現(xiàn)在參照圖7，各電感器74可選地被安裝在各橋式整流器28-1，28-2，28-3與各電容器58之間，以便進一步地平滑由各電容器58產(chǎn)生的直流干線電壓20-1，20-2和20-3。各電感器74減少圖6中所示由各電容器58產(chǎn)生的直流干線電壓20-1，20-2和20-3的紋波。另外，各電感器74使功率因數(shù)增加。在圖8中，置于三相交流電源16的各相線與各橋式整流器28-1，28-2，28-3之間的各電感器82對經(jīng)過各電容器58濾波的各直流干線電壓20-1，20-2和20-3進行平滑。各電感器82執(zhí)行與圖7中所示的各電感器74相似的功能，各電感器82將減少由各電容器58產(chǎn)生的各直流干線電壓輸出20-1，20-2和20-3的紋波，并使整流器電路的功率因數(shù)增加。
從以上的說明中，專業(yè)人士將懂得，可以按照多種形式來實現(xiàn)本發(fā)明的寬廣的講授內(nèi)容。由于通過研究諸附圖、本說明書以及所附的權(quán)利要求書，將使其他各項修改對專業(yè)人士來說變得顯而易見，所以，盡管以上結(jié)合具體實例對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明的真實范圍不限于此。
權(quán)利要求
1.一種整流器電路，用于通過沒有中線連接的三相交流輸入向三個電源轉(zhuǎn)換模塊供電，所述整流器電路包括一個第一橋式整流器，它被連接到所述三相交流輸入中的第一相，并產(chǎn)生第一整流波形；一個第二橋式整流器，它被連接到所述三相交流輸入中的第二相，并產(chǎn)生第二整流波形；一個第三橋式整流器，它被連接到所述三相交流輸入中的第三相，并產(chǎn)生第三整流波形；以及介于所述第一、第二和第三橋式整流器之間的連接，形成一條虛擬中線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所定義的整流器電路，還包括一個第一電容器，它被跨接在所述第一橋式整流器上，用以對所述第一整流波形進行濾波，并產(chǎn)生第一直流干線電壓；一個第二電容器，它被跨接在所述第二橋式整流器上，用以對所述第二整流波形進行濾波，并產(chǎn)生第二直流干線電壓；以及一個第三電容器，它被跨接在所述第三橋式整流器上，用以對所述第三整流波形進行濾波，并產(chǎn)生第三直流干線電壓；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所定義的整流器電路，其中，所述第一、第二和第三直流干線電壓大小相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所定義的整流器電路，其中，所述第一直流干線電壓向第一電源轉(zhuǎn)換模塊饋電，所述第二直流干線電壓向第二電源轉(zhuǎn)換模塊饋電，所述第三直流干線電壓向第三電源轉(zhuǎn)換模塊饋電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所定義的整流器電路，其中，當所述第一、第二和第三電源轉(zhuǎn)換模塊中一個失效時，所述第一、第二和第三電源轉(zhuǎn)換模塊中剩下的兩個仍以降低了的電壓水平繼續(xù)得到供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所定義的整流器電路，還包括一個第一電感器，它被連接在所述第一橋式整流器與所述第一電容器之間，用以使所述第一直流干線電壓平滑，并使第一功率因數(shù)增加；一個第二電感器，它被連接在所述第二橋式整流器與所述第二電容器之間，用以使所述第二直流干線電壓平滑，并使第二功率因數(shù)增加；以及一個第三電感器，它被連接在所述第三橋式整流器與所述第三電容器之間，用以使所述第三直流干線電壓平滑，并使第三功率因數(shù)增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所定義的整流器電路，還包括一個第一電感器，它被連接在所述三相交流輸入的所述第一相與所述第一橋式整流器之間，用以使所述第一直流干線電壓平滑，并使第一功率因數(shù)增加；一個第二電感器，它被連接在所述三相交流輸入的所述第二相與所述第二橋式整流器之間，用以使所述第二直流干線電壓平滑，并使第二功率因數(shù)增加；以及一個第三電感器，它被連接在所述三相交流輸入的所述第三相與所述第三橋式整流器之間，用以使所述第三直流干線電壓平滑，并使第三功率因數(shù)增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所定義的整流器電路，其中，所述第一、第二和第三橋式整流器包括第一、第二、第三和第四二極管，各有一個陽極和一個陰極，其中，所述第一二極管的所述陽極被連接到所述第二二極管的所述陰極，所述第一二極管的所述陰極被連接到所述第三二極管的所述陰極，所述第二二極管的所述陽極被連接到所述第四二極管的所述陽極，所述第三二極管的陽極被連接到所述第四二極管的所述陰極，所述第一橋式整流器的所述第一二極管的所述陽極被連接到所述三相交流輸入的所述第一相，所述第二橋式整流器的所述第一二極管的所述陽極被連接到所述三相交流輸入的所述第二相，所述第三橋式整流器的所述第一二極管的所述陽極被連接到所述三相交流輸入的所述第三相。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所定義的整流器電路，其中，所述虛擬中線包括一個導電體，它連接所述第一橋式整流器的所述第三二極管的所述陽極、所述第二橋式整流器的所述第三二極管的所述陽極以及所述第三橋式整流器的所述第三二極管的所述陽極。
10.一種整流器電路，用于通過沒有中線連接的三相交流輸入向三個電源轉(zhuǎn)換模塊供電，所述整流器電路包括一個第一橋式整流器，它被連接到所述三相交流輸入中的第一相，并產(chǎn)生第一整流波形；一個第二橋式整流器，它被連接到所述三相交流輸入中的第二相，并產(chǎn)生第二整流波形；一個第三橋式整流器，它被連接到所述三相交流輸入中的第三相，并產(chǎn)生第三整流波形；介于所述第一、第二和第三橋式整流器之間的連接，形成一條虛擬中線；一個第一電容器，它被跨接在所述第一橋式整流器上，用以對所述第一整流波形進行濾波，并產(chǎn)生第一直流干線電壓；一個第二電容器，它被跨接在所述第二橋式整流器上，用以對所述第二整流波形進行濾波，并產(chǎn)生第二直流干線電壓；以及一個第三電容器，它被跨接在所述第三橋式整流器上，用以對所述第三整流波形進行濾波，并產(chǎn)生第三直流干線電壓；
11.根據(jù)權(quán)利要求10所定義的整流器電路，其中，所述第一、第二和第三直流干線電壓大小相等。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所定義的整流器電路，其中，所述第一直流干線電壓向第一電源轉(zhuǎn)換模塊饋電，所述第二直流干線電壓向第二電源轉(zhuǎn)換模塊饋電，所述第三直流干線電壓向第三電源轉(zhuǎn)換模塊饋電。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所定義的整流器電路，其中，當所述第一、第二和第三電源轉(zhuǎn)換模塊中一個失效時，所述第一、第二和第三電源轉(zhuǎn)換模塊中剩下的兩個仍以降低了的電壓水平繼續(xù)得到供電。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所定義的整流器電路，還包括一個第一電感器，它被連接在所述第一橋式整流器與所述第一電容器之間，用以使所述第一直流干線電壓平滑，并使第一功率因數(shù)增加；一個第二電感器，它被連接在所述第二橋式整流器與所述第二電容器之間，用以使所述第二直流干線電壓平滑，并使第二功率因數(shù)增加；以及一個第三電感器，它被連接在所述第三橋式整流器與所述第三電容器之間，用以使所述第三直流干線電壓平滑，并使第三功率因數(shù)增加。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所定義的整流器電路，還包括一個第一電感器，它被連接在所述三相交流輸入的所述第一相與所述第一橋式整流器之間，用以使所述第一直流干線電壓平滑，并使第一功率因數(shù)增加；一個第二電感器，它被連接在所述三相交流輸入的所述第二相與所述第二橋式整流器之間，用以使所述第二直流干線電壓平滑，并使第二功率因數(shù)增加；以及一個第三電感器，它被連接在所述三相交流輸入的所述第三相與所述第三橋式整流器之間，用以使所述第三直流干線電壓平滑，并使第三功率因數(shù)增加。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所定義的整流器電路，其中，所述第一、第二和第三橋式整流器包括第一、第二、第三和第四二極管，各有一個陽極和一個陰極，其中，所述第一二極管的所述陽極被連接到所述第二二極管的所述陰極，所述第一二極管的所述陰極被連接到所述第三二極管的所述陰極，所述第二二極管的陽極被連接到所述第四二極管的所述陽極，所述第三二極管的所述陽極被連接到第四二極管的所述陰極，所述第一橋式整流器的所述第一二極管的所述陽極被連接到所述三相交流輸入的所述第一相，所述第二橋式整流器的所述第一二極管的所述陽極被連接到所述三相交流輸入的所述第二相，所述第三橋式整流器的所述第一二極管的所述陽極被連接到所述三相交流輸入的所述第三相。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所定義的整流器電路，其中，所述虛擬中線包括一個導電體，它連接所述第一橋式整流器的所述第三二極管的所述陽極、所述第二橋式整流器的所述第三二極管的所述陽極以及所述第三橋式整流器的所述第三二極管的所述陽極。
18.一種整流器電路，用于通過沒有中線連接的三相交流輸入向三個電源轉(zhuǎn)換模塊供電，所述整流器電路包括一個第一橋式整流器，它被連接到所述三相交流輸入中的第一相，并產(chǎn)生第一整流波形；一個第二橋式整流器，它被連接到所述三相交流輸入中的第二相，并產(chǎn)生第二整流波形；一個第三橋式整流器，它被連接到所述三相交流輸入中的第三相，并產(chǎn)生第三整流波形；介于所述第一、第二和第三橋式整流器之間的連接，形成一條虛擬中線；一個第一電容器，它被跨接在所述第一橋式整流器上，用以對所述第一整流波形進行濾波，并產(chǎn)生第一直流干線電壓；一個第二電容器，它被跨接在所述第二橋式整流器上，用以對所述第二整流波形進行濾波，并產(chǎn)生第二直流干線電壓；一個第三電容器，它被跨接在所述第三橋式整流器上，用以對所述第三整流波形進行濾波，并產(chǎn)生第三直流干線電壓；其中，所述第一、第二和第三橋式整流器包括第一、第二、第三和第四二極管，各有一個陽極和一個陰極，其中，所述第一二極管的所述陽極被連接到所述第二二極管的所述陰極，所述第一二極管的所述陰極被連接到所述第三二極管的所述陰極，所述第二二極管的所述陽極被連接到所述第四二極管的所述陽極，所述第三二極管的所述陽極被連接到所述第四二極管的所述陰極，所述第一橋式整流器的所述第一二極管的所述陽極被連接到所述三相交流輸入的所述第一相，所述第二橋式整流器的所述第一二極管的所述陽極被連接到所述三相交流輸入的所述第二相，所述第三橋式整流器的所述第一二極管的所述陽極被連接到所述三相交流輸入的所述第三相，并且其中，所述虛擬中線包括一個導電體，它連接所述第一橋式整流器的所述第三二極管的所述陽極、所述第二橋式整流器的所述第三二極管的所述陽極以及所述第三橋式整流器的所述第三二極管的所述陽極。
全文摘要
一種整流器電路，使用沒有中線連接的三相交流輸入向三個電源轉(zhuǎn)換模塊供電。第一、第二和第三橋式整流器被分別連接到三相交流輸入的第一、第二和第三相，并產(chǎn)生第一、第二和第三整流波形。介于第一、第二和第三橋式整流器之間的連接形成一條虛擬中線。各電容器被跨接于各橋式整流器，以對整流波形進行濾波并產(chǎn)生直流干線電壓。各直流干線電壓向各電源轉(zhuǎn)換模塊饋電。當三個電源轉(zhuǎn)換模塊之一失效時，剩下的兩個模塊仍然能以降低了的電壓水平繼續(xù)得到供電。各電感器被連接在各橋式整流器和各電容器之間，以便使各直流干線電壓進一步平滑，并增加功率因數(shù)?？晒┻x擇地，各電感器可以被連接在三相交流輸入的各相線與各橋式整流器之間。
文檔編號H02M7/06GK1420614SQ0215046
公開日2003年5月28日 申請日期2002年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月16日
發(fā)明者韋迪姆·盧博米斯基 申請人:Eni技術(shù)公司