一種三相三線制pwm整流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種三相三線制PWM整流器。
【背景技術(shù)】
[0002]近20年來電力電子技術(shù)得到了飛速發(fā)展，使得電力電子技術(shù)成為現(xiàn)代電工技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域之一，隨著全控型器件技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了以脈寬調(diào)制(PWM)控制為基礎(chǔ)的各種變流裝置，比如逆變電源、變頻器、高頻開關(guān)電源以及變流器等，電力電子裝置在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中取得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]電力電子器件的廣泛使用，電網(wǎng)中的諧波污染問題也變得越來越突出，在各種電力電子裝置中，整流器占有較大一部分的比例，目前，整流裝置通常采用晶閘管相控整流和二極管不可控整流，這兩種整流方式都會(huì)導(dǎo)致交流側(cè)輸入電流的諧波含量增大，很大程度上污染了電網(wǎng)，使功率因數(shù)降低。鑒于諧波電流對(duì)公共用戶的巨大危害，因此必須對(duì)電網(wǎng)的電流質(zhì)量進(jìn)行改善。
[0004]目前改善諧波對(duì)電網(wǎng)的危害主要是在網(wǎng)側(cè)增設(shè)濾波裝置，包括采用無源濾波器PF，有源濾波器APF(Active Power Filter)和混合型有源濾波器HAPF(Hybrid ActivePower Filter)。無源濾波器在諧波源附近或公用電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)裝設(shè)單調(diào)諧及高通濾波器，可以吸收諧波電流，同時(shí)還可以進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，運(yùn)行維護(hù)也簡(jiǎn)單。只能對(duì)單次諧波進(jìn)行濾除，若要采用無源濾波器對(duì)電網(wǎng)諧波電流進(jìn)行濾除，就勢(shì)必會(huì)大大增加項(xiàng)目的投入，而且無源濾波支路容易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，造成更大的危害。在諧波源附近和公用電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)裝設(shè)并聯(lián)型或串聯(lián)型APF，可以有效地起到補(bǔ)償或隔離諧波的作用，并聯(lián)型還可以進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，但裝置造價(jià)較高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出了一種三相三線制PWM整流器。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種三相三線制PWM整流器，包括EMI濾波器、軟啟動(dòng)電阻、IPM模塊、交流側(cè)電抗器、直流側(cè)電容、觸摸屏、DSP核心控制模塊，所述EMI濾波器通過與塑殼斷路器連接并入電網(wǎng);所述軟啟動(dòng)電阻并聯(lián)在交流接觸器兩端;所述交流側(cè)電抗器和IPM模塊連接，所述IPM模塊輸出端經(jīng)所述直流側(cè)電容和均壓電阻連接;所述IPM模塊和所述DSP核心控制模塊連接，所述DSP核心控制模塊包括核心控制芯片DSP2812、線電壓過零同步電路、信號(hào)調(diào)理電路、故障保護(hù)處理電路、RS485轉(zhuǎn)換電路;所述線電壓過零同步電路的輸入端經(jīng)電壓傳感器PT接到A、B兩相的線電壓，輸出端接到核心控制模塊的外部中斷引腳;所述信號(hào)調(diào)理電路輸入端經(jīng)電流傳感器CT連接到電網(wǎng)，所述信號(hào)調(diào)理電路輸出端連接到所述DSP核心控制模塊的ADS85561，DS85561為AD采樣芯片。
[0007]所述RS485轉(zhuǎn)換電路和所述DSP核心控制模塊連接，所述RS485轉(zhuǎn)換電路的RS485輸出端與所述觸摸屏連接;所述故障保護(hù)處理電路輸入端分別接IGBT故障信號(hào)、過壓信號(hào)以及過流信號(hào)，所述故障保護(hù)處理電路輸出端通過繼電器與交流側(cè)接觸器連接;所述核心控制模塊通過驅(qū)動(dòng)電路與所述IPM模塊連接。
[0008]優(yōu)選地，所述IPM模塊包括三組IGBT模塊，所述IGBT模塊為FF900R12IP4D模塊。
[0009]優(yōu)選地，所述的線電壓過零同步電路包括31濾波電路、限幅電路和比較電路，所述比較電路由LM393所構(gòu)成的負(fù)反饋電路組成，限幅電路由兩個(gè)反并聯(lián)的肖特基二極管SS14組成。
[0010]本實(shí)用新型的工作原理是:為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化，運(yùn)行在單位功率因數(shù)，且能實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)。PWM控制技術(shù)為減少諧波提供了可行的方案。通過負(fù)載功率的檢測(cè)與前饋補(bǔ)償，提高逆變器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)載功率的變化；電壓外環(huán)采用PI閉環(huán)控制，穩(wěn)定直流側(cè)電壓，并輸出一個(gè)電壓調(diào)節(jié)信號(hào)lout;引入交流電流反饋，通過對(duì)交流電流的直接控制而使其跟蹤指令電流值，運(yùn)算求出交流輸入電流指令值，實(shí)現(xiàn)指令電流信號(hào)的快速無差跟蹤，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高功率因數(shù)PWM整流，到達(dá)電能的高效利用，減少系統(tǒng)的電壓電流畸變。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果為:本實(shí)用新型具有使電流波形為具有和電壓輸入波形同相位的正弦波，電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近為1，輸入電流的諧波接近于0;能夠?qū)χ绷麟妷哼M(jìn)行控制，使之恒定于給定的值，直流側(cè)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，具有很快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，很快的回到給定值。將其作為大功率開關(guān)電源系統(tǒng)中的整流環(huán)節(jié)，構(gòu)成大功率高功率因數(shù)PWM高頻開關(guān)電源系統(tǒng)，形成了綠色環(huán)保和節(jié)能的高度統(tǒng)一。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型的核心處理器外圍電路圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型的線電壓過零同步電路原理圖；
[0015]圖4為本實(shí)用新型的信號(hào)調(diào)理電路原理圖；
[0016]圖5為本實(shí)用新型的故障保護(hù)處理電路圖；
[0017]圖6為本實(shí)用新型的硬件過流保護(hù)電路原理圖；
[0018]圖7為本實(shí)用新型的RS485轉(zhuǎn)換電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0020]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提出的三相三線制PWM整流器，包括EMI濾波器、軟啟動(dòng)電阻、IPM模塊、交流側(cè)電抗器、直流側(cè)電容、觸摸屏、DSP核心控制模塊，所述EMI濾波器通過與塑殼斷路器連接并入電網(wǎng)；所述軟啟動(dòng)電阻并聯(lián)在交流接觸器兩端;所述交流側(cè)電抗器和IPM模塊連接，所述IPM模塊輸出端經(jīng)所述直流側(cè)電容和均壓電阻連接;所述IPM模塊和所述DSP核心控制模塊連接，所述DSP核心控制模塊包括核心控制芯片DSP2812、線電壓過零同步電路、信號(hào)調(diào)理電路、故障保護(hù)處理電路、RS485轉(zhuǎn)換電路;所述線電壓過零同步電路的輸入端經(jīng)電壓傳感器PT接到A、B兩相的線電壓，輸出端接到核心控制模塊的外部中斷引腳;所述信號(hào)調(diào)理電路輸入端經(jīng)電流傳感器CT連接到電網(wǎng)，所述信號(hào)調(diào)理電路輸出端連接到所述DSP核心控制模塊的ADS85561 ；所述RS485轉(zhuǎn)換電路和所述DSP核心控制模塊連接，所述RS485轉(zhuǎn)換電路的RS485輸出端與所述觸摸屏連接;所述故障保護(hù)處理電路輸入端分別接IGBT故障信號(hào)、過壓信號(hào)以及過流信號(hào)，所述故障保護(hù)處理電路輸出端通過繼電器與交流側(cè)接觸器連接;所述核心控制模塊通過驅(qū)動(dòng)電路與所述IPM模塊連接。
[0021 ] PWM整流器的功率模塊由三組IGBT模塊并聯(lián)構(gòu)成，所述IGBT的型號(hào)FF900R12IP4D。FF900R12IP4D是一個(gè)由兩個(gè)IGBT組成的半橋模塊，上下橋臂每個(gè)IGBT都帶一個(gè)續(xù)流二極管，模塊內(nèi)部自帶一個(gè)溫敏電阻。IGBT的集電極和射極之間的耐電壓能力達(dá)到1200V，集電極過電流能力為900A，短時(shí)過電流能力高達(dá)1800A，與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管也有同樣的電壓和電流應(yīng)力。英飛凌第一代中功率IGBT和續(xù)流二極管的進(jìn)步就在于同等電壓、電流應(yīng)力的管子飽和壓降減小，這樣功率模塊在正常工作時(shí)候的功率損耗減小。
[0022]IGBT正常工作需要滿足一定的條件，控制IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷的門極驅(qū)動(dòng)電壓的幅值和功率大小需滿足要求，上下橋壁PWM信號(hào)要預(yù)留一定死區(qū)時(shí)間，要求驅(qū)動(dòng)模塊具有箝位保護(hù)，具備完整的故障保護(hù)功能。驅(qū)動(dòng)電路板需根據(jù)以上四方面的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了加強(qiáng)裝置的穩(wěn)定性和可靠性，我們選擇FF900R12IP4D模塊配套的專業(yè)驅(qū)動(dòng)板2SP0320T。
[0023]電感的設(shè)計(jì)需要考慮滿足瞬態(tài)電流跟蹤指標(biāo)要求，既要快速跟蹤指令電流，又要抑制諧波電流。當(dāng)逆變器交流側(cè)電流按正弦波控制時(shí)，當(dāng)電流過零時(shí)，其電流變化率最大，此時(shí)電感應(yīng)該足夠小，以滿足快速跟蹤電流要求;另一方面，在正弦波電流峰值處，開關(guān)諧波電流脈動(dòng)最嚴(yán)重，此時(shí)電感應(yīng)該足夠大，以滿足抑制諧波電流的要求?？紤]以上兩點(diǎn)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，最終選取的參數(shù)為