CN102255550B - 基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法 - Google Patents
基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102255550B CN102255550B CN 201110185673 CN201110185673A CN102255550B CN 102255550 B CN102255550 B CN 102255550B CN 201110185673 CN201110185673 CN 201110185673 CN 201110185673 A CN201110185673 A CN 201110185673A CN 102255550 B CN102255550 B CN 102255550B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power supply
- phase
- alternating current
- bridge circuit
- inverter bridge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了电路设计技术领域中的一种基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法。所述装置包括1个三相桥式逆变电路、1个电容和3个电感值相等的电抗器；电容与三相桥式逆变电路的直流侧并联，三相桥式逆变电路的三相交流输出端分别串联1个电抗器，之后接入负载，其中的任意两相交流输出端与单相交流电源的输入端相连；所述方法是根据负载的模值、负载的阻抗角、单相交流电源电压的相位、单相交流电源电压的幅值和设定的单相交流电源的输入功率因数，计算指令电流，再根据指令电流生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲。本发明减少了电气元件、体积更小、降低了网损。
Description
技术领域
本发明属于电路设计技术领域，尤其涉及一种基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法。
背景技术
对于单相供电系统内的三相负荷(如三相电动机)而言，需要采用电源裂相技术以得到三相交流电源。相比单相电机，三相电机的效率要高出10％以上，而且运行可靠、振动小、噪声低、寿命长。因此，在配电系统内推广使用三相电机能够实现电能的节约，创造显著的经济效益。
目前常见的电源裂相方式是利用电力电子整流和逆变技术实现的，其电路结构如图1所示，包括一个二极管整流桥、滤波电感、稳压电容和一个三相桥式逆变电路。从图1可以看出，常用的电源裂相装置使用电子元件较多，成本高，体积大，并且不易维护。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法，减少常用电源裂相装置的体积、元件，并降低制造成本。
技术方案是，一种基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置，其特征是所述电源裂相装置包括1个三相桥式逆变电路、1个电容和3个电感值相等的电抗器；
其中，所述电容与三相桥式逆变电路的直流侧并联；
所述三相桥式逆变电路的三相交流输出端分别串联1个电抗器；
所述串联电抗器的三相桥式逆变电路的三相交流输出端接入负载；
所述串联电抗器的三相桥式逆变电路的三相交流输出端中的任意两相交流输出端与单相交流电源的输入端相连；
所述三相桥式逆变电路的每一相桥臂由两个串联的全控型开关器件和分别与这两个全控型开关器件反并联的二极管组成。
所述全控型开关器件是绝缘栅双极型晶体管IGBT。
所述全控型开关器件是门极可关断晶闸管GTO。
所述负载是星形连接的三相对称阻抗或三相电机。
所述负载是三角形连接的三相对称阻抗或三相电机。
一种基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置的控制方法，其特征是所述控制方法包括：
步骤1：计算负载的模值和负载的阻抗角；
步骤2：获取单相交流电源电压的相位并计算单相交流电源电压的幅值；
步骤3：设定单相交流电源的输入功率因数；
步骤4：根据负载的模值、负载的阻抗角、单相交流电源电压的相位、单相交流电源电压的幅值和设定的单相交流电源的输入功率因数，计算指令电流；
步骤5：根据指令电流生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲。
所述根据指令电流生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲具体采用滞环比较控制法，其过程包括：
步骤501：计算电容电压参考值，并将其和电容电压的实际值的误差进行比例积分运算，得到稳压信号；
步骤502：将指令电流与三相桥式逆变电路输出的实际电流的误差，以及稳压信号送入滞环比较器，生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲。
所述计算电容电压参考值利用公式其中M是三相桥式逆变电路的调制比，并且M≤1；Uref是电容电压参考值，Us是单相交流电源电压的有效值，I是电源裂相装置输出的电流有效值，L是电抗器的电感值；w是单相交流电源电压的角频率。
本发明提供的电源裂相装置减少了电气元件，体积更小；单相交流电源输出功率因数可以任意调节，降低了网损。
附图说明
图1是传统的电源裂相装置电路结构图；
图2是本发明提供的基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置电路结构图；
图3是本发明提供的基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置的控制方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图2是本发明提供的基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置电路结构图，图2中，本发明提供的基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置包括1个三相桥式逆变电路、1个电容和3个电感值相等的电抗器。
其中，电容与三相桥式逆变电路直流侧并联。三相桥式逆变电路的三相交流输出端分别串联1个等值电抗器；三相桥式逆变电路的三相交流输出端分别串联电抗器后接入负载。接入的负载可以是星形连接的三相对称阻抗或三相电机，也可以是三角形连接的三相对称阻抗或三相电机。
串联了等值电抗器的三相桥式逆变电路的三相交流输出端中的任意两相交流输出端与单相交流电源的输入端相连。
三相桥式逆变电路的每一相桥臂由两个串联的全控型开关器件和分别与这两个全控型开关器件反并联的二极管组成。全控型开关器件可以是绝缘栅双极型晶体管IGBT，也可以是门极可关断晶闸管GTO。
图3是本发明提供的基于三相桥逆变电路的电源裂相装置的控制方法示意图。本实施例中，以三相桥式逆变电路的A相交流输出端和C相交流输出端与单相交流电源输入端相连为例，说明利用本发明提供的基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置，将单相交流电源转换为三相交流电源的控制方法。该控制方法的具体实现过程是：
步骤1：根据已知的三相负载Z，计算负载的模值|Z|和负载的阻抗角
步骤2：通过对单相交流电源的电压波形进行锁相，得到单相交流电源电压的相位wt，并计算单相交流电源电压的幅值Us。
步骤3：设定单相交流电源的输入功率因数θ。
步骤4：根据负载的模值|Z|、负载的阻抗角
单相交流电源电压的相位wt、单相交流电源电压的幅值Us和设定的单相交流电源的输入功率因数θ，计算指令电流iref。
以三相桥式逆变电路的A相交流输出端和C相交流输出端与单相交流电源输入端相连为例，三相桥式逆变电路的三相输出端输出的电流参考值分别为：
上述电流参考值即为指令电流iref。
步骤5：根据指令电流生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲。
根据指令电流生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲的方法可以采用滞环比较控制法或是三角载波控制法。本实施例中，以滞环比较控制法为例说明根据指令电流生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲的过程。该过程具体是：
步骤501：计算电容电压参考值，并将其和电容电压的实际值的误差进行比例积分运算，得到稳压信号。
电容电压参考值利用公式
计算。其中，M是三相桥式逆变电路的调制比，并且M≤1；Uref是电容电压参考值，Us是单相交流电源电压的有效值，I是电源裂相装置输出的电流有效值，L是等值电抗器的电感值；w是单相交流电源电压的角频率。
步骤502：将指令电流与三相桥式逆变电路输出的实际电流的误差，以及稳压信号送入滞环比较器，生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲。
上述生成的控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲，应用于三相桥式逆变电路的全控型开关器件，即可使本发明提供的电源裂相装置输出对称的三相电压和三相电流。
本发明提供的电源裂相装置及其控制方法，只需一个三相桥式逆变电路即可完成电源转换，相比整流加逆变的传统裂相方式，省去了整流桥及直流滤波电感，体积更小，成本更低，转换效率更高。另外，本发明提供的装置的单相交流电源输出功率因数可以任意调节，在实际应用中能够提高电网的功率因数，减小网损。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置的控制方法，该基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置包括1个三相桥式逆变电路、1个电容和3个电感值相等的电抗器；其中，所述电容与三相桥式逆变电路的直流侧并联，三相桥式逆变电路的三相交流输出端分别串联1个电抗器，串联电抗器的三相桥式逆变电路的三相交流输出端接入负载，串联电抗器的三相桥式逆变电路的三相交流输出端中的任意两相交流输出端与单相交流电源的输入端相连，三相桥式逆变电路的每一相桥臂由两个串联的全控型开关器件和分别与这两个全控型开关器件反并联的二极管组成，其特征是所述控制方法包括：
步骤1：计算负载的模值和负载的阻抗角；
步骤2：获取单相交流电源电压的相位并计算单相交流电源电压的幅值；
步骤3：设定单相交流电源的输入功率因数；
步骤4：根据负载的模值、负载的阻抗角、单相交流电源电压的相位、单相交流电源电压的幅值和设定的单相交流电源的输入功率因数，计算指令电流；
步骤5：根据指令电流生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是所述根据指令电流生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲具体采用滞环比较控制法，其过程包括：
步骤501：计算电容电压参考值，并将其和电容电压的实际值的误差进行比例积分运算，得到稳压信号；
步骤502：将指令电流与三相桥式逆变电路输出的实际电流的误差，以及稳压信号送入滞环比较器，生成控制全控型开关器件开断的PWM触发脉冲。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征是所述计算电容电压参考值利用公式其中M是三相桥式逆变电路的调制比，并且M≤1；Uref是电容电压参考值，Us是单相交流电源电压的有效值，I是电源裂相装置输出的电流有效值，L是电抗器的电感值；w是单相交流电源电压的角频率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110185673 CN102255550B (zh) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | 基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110185673 CN102255550B (zh) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | 基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102255550A CN102255550A (zh) | 2011-11-23 |
| CN102255550B true CN102255550B (zh) | 2013-10-16 |
Family
ID=44982570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110185673 Expired - Fee Related CN102255550B (zh) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | 基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102255550B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102664534B (zh) * | 2012-05-09 | 2014-06-11 | 哈尔滨工程大学 | 三相ac-ac直接频率变换器拓扑结构及其控制方法 |
| CN104270028A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-07 | 电子科技大学 | 一种具有多种输出电压的逆变电路 |
| JP2017189000A (ja) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 山洋電気株式会社 | パワーコンディショナ |
| CN106199167A (zh) * | 2016-07-20 | 2016-12-07 | 合肥联信电源有限公司 | 一种间接检测逆变电源直流电压的方法 |
| CN109828212A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-31 | 苏州工业园区职业技术学院 | 一种基于can总线的电动汽车电源监测系统 |
| CN110323955B (zh) * | 2019-06-14 | 2020-12-22 | 华为技术有限公司 | 一种离网裂相器和逆变器系统 |
| CN116632840B (zh) * | 2023-07-24 | 2024-02-20 | 鹏元晟高科技股份有限公司 | 双线市电输入裂相输出供电系统 |
| CN117439435A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-23 | 深圳平创半导体有限公司 | 用于裂相逆变电路的电路驱动方法、系统、设备及介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851982A (en) * | 1987-07-06 | 1989-07-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for controlling an A.C. powered elevator |
| CN1604455A (zh) * | 2003-07-18 | 2005-04-06 | 松下电器产业株式会社 | 电动机驱动装置 |
| CN101331672A (zh) * | 2006-12-15 | 2008-12-24 | 三菱电机株式会社 | 逆变器装置 |
| CN201805357U (zh) * | 2010-09-28 | 2011-04-20 | 杭州鹏睿科技有限公司 | 由单相交流电源产生三相交流电源的供电装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10150795A (ja) * | 1996-11-15 | 1998-06-02 | Toshiba Corp | インバータ装置 |
| WO2010059141A1 (en) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Otis Elevator Company | Operation of a three-phase regenerative drive from mixed dc and single phase ac power sources |
-
2011
- 2011-07-04 CN CN 201110185673 patent/CN102255550B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851982A (en) * | 1987-07-06 | 1989-07-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for controlling an A.C. powered elevator |
| CN1604455A (zh) * | 2003-07-18 | 2005-04-06 | 松下电器产业株式会社 | 电动机驱动装置 |
| CN101331672A (zh) * | 2006-12-15 | 2008-12-24 | 三菱电机株式会社 | 逆变器装置 |
| CN201805357U (zh) * | 2010-09-28 | 2011-04-20 | 杭州鹏睿科技有限公司 | 由单相交流电源产生三相交流电源的供电装置 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| JP特开平10-150795A 1998.06.02 |
| 基于静止无功补偿的单相变三相电源变换研究;陈仕龙等;《铁道学报》;20091231;第31卷(第6期);97-101 * |
| 晶闸管控制的单相-三相变换器;杨晓峰等;《中国电机工程学报》;20090625;第29卷(第18期);27-32 * |
| 杨晓峰等.晶闸管控制的单相-三相变换器.《中国电机工程学报》.2009,第29卷(第18期),27-32. |
| 陈仕龙等.基于静止无功补偿的单相变三相电源变换研究.《铁道学报》.2009,第31卷(第6期),97-101. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102255550A (zh) | 2011-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102255550B (zh) | 基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法 | |
| CN106953570B (zh) | 基于矩阵变换器的能量回馈型电梯牵引驱动系统控制方法 | |
| CN101483392B (zh) | 无变压器的大容量级联型多相多电平功率变换器 | |
| CN113098304B (zh) | 三相维也纳整流器的控制电路及其混合载波调制方法 | |
| CN104242775A (zh) | 双逆变器供电的开放式绕组永磁同步电机系统零序电流抑制方法 | |
| CN106602885A (zh) | 模块化多电平换流器四象限变频器 | |
| CN102522913A (zh) | 基于h全桥子单元的混合多电平变流拓扑及其控制方法 | |
| CN110920422B (zh) | 一种基于电流源的大功率电动汽车充电装置及控制方法 | |
| CN106329979B (zh) | 一种用于高速永磁电机系统的mmc双环流抑制方法 | |
| CN103248261A (zh) | 模块化多电平换流器的环流抑制方法 | |
| CN107528478A (zh) | 一种基于三电平直接矩阵变换器的svpwam调制方法 | |
| CN102664548A (zh) | 一种基于储能电容的级联逆变电路 | |
| Babaei et al. | Reduction of THD and low order harmonics with symmetrical output current for single-phase ac/ac matrix converters | |
| CN106385214B (zh) | 基于模块化多电平变换器的高速永磁同步电机控制方法 | |
| CN104836463B (zh) | 基于三相pwm整流与多单元不控整流的混合变换系统 | |
| CN205051584U (zh) | 一种无工频变压器的三相-单相变压装置 | |
| CN101459409A (zh) | 双端供电多相交流电机变频调速装置 | |
| Obdan et al. | Performance comparison of 2-level and 3-level converters in a wind energy conversion system | |
| Waware et al. | A review of multilevel inverter based active power filter | |
| CN102255532A (zh) | 单相多电平pwm变换器的并联结构 | |
| CN102664539B (zh) | 变拓扑晶闸管整流器 | |
| Wei et al. | A three-phase PWM rectifier with reactive power compensation function | |
| Zhang et al. | Three-Level PWM rectifier based high efficiency batteries charger for EV | |
| Lin et al. | Space vector modulation strategy for an eight-switch three-phase NPC converter | |
| CN107612399B (zh) | 一种五相及以上的变流器的调制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhu Yongqiang Inventor after: Wang Tengfei Inventor after: Wang Zhiyu Inventor after: Duan Chunming Inventor after: Qi Lin Inventor after: Fu Chunpeng Inventor before: Zhu Yongqiang Inventor before: Wang Tengfei Inventor before: Liu Cong |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHU YONGQIANG WANG TENGFEI LIU CONG TO: ZHU YONGQIANG WANG TENGFEI WANG ZHIYU DUAN CHUNMING QI LIN FU CHUNPENG |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131016 Termination date: 20140704 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |