CN103973090B - 三相电压型pwm整流器电压分级软启动电路及其控制方法 - Google Patents

三相电压型pwm整流器电压分级软启动电路及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路及其控制方法，软启动电路包括:第七开关管、第八开关管、第一电容、第二电容、DSP处理器；所述的第七开关管的集电极与三相整流桥正极输出端、第八开关管的集电极连接在一起，第七开关管的发射极与第一电容的阳极相连；所述第八开关管的发射极与第二电容的阳极、负载的一端连接在一起；所述第二电容的阴极与三相整流桥阴极输出端、负载的另一端、第一电容的阴极连接在一起。本发明的三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路通过对第一电容两端电压分级充电，实现软启动，启动速度快。

Description

三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及三相整流技术，尤其涉及三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路。
背景技术
三相电压型PWM整流器具有单位功率因数、电流谐波低、能量双向流动等诸多优点，成为当前电力电子领域研究的热点课题之一。三相电压型PWM整流器的软启动技术是三相电压型PWM整流器使用化的关键技术之一。由于直流侧的大电容，使得电路启动瞬间会产生较大的冲击电流，不仅影响电路中元器件的寿命，同时会对电网造成极大的影响。软启动技术的主要目的就是减小启动时的冲击电流，目前的软启动电路常用限流电阻跟开关管并联或限流电阻跟继电器并联，该技术缺点是启动时间较长，特别对于大功率三相电压型PWM整流器来说启动时间将达10s以上，同时软启动结束后依然会出现较大的冲击电流。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明公开三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路及其控制方法，可消除启动时的冲击电流，启动速度快。
本发明为达到上述目的，所采用的技术方案如下:
三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路，包括:第七开关管、第八开关管、第一电容、第二电容、DSP处理器；所述的第七开关管的集电极与三相整流桥正极输出端、第八开关管的集电极连接在一起，第七开关管的发射极与第一电容的阳极相连；所述第八开关管的发射极与第二电容的阳极、负载的一端连接在一起；所述第二电容的阴极与三相整流桥阴极输出端、负载的另一端、第一电容的阴极连接在一起；所述DSP处理器与第七开关管和第八开关管的栅极连接，DSP处理器通过IO口输出两路信号控制第七开关管和第八开关管的开关状态。
优选的，所述DSP处理器选用德州仪器公司2000系列的DSP处理器实现。
用于上述的三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路的控制方法是：
在(K-1)t～Kt时，t为0.001s～0.002s，DSP处理器中三相PWM电压型整流器的直流侧参考电压设置成KU，U为5V～10V，此时如果整流桥输出的电压小于KU，DSP处理器输出一路高电平导通第八开关管，整流桥输出的电压给第二电容充电，输出另一路低电平关断第七开关管；相反若整流桥输出的电压大于KU，则DSP处理器输出一路低电平关断第八开关管，输出另一路高电平导通第七开关管，整流桥输出的电压给第一电容充电，消除第八开关管关断时的整流桥上电压尖峰，保护开关管；上述K依次取1、2、3、……、n，循环上述步骤，n为120～60，直到DSP处理器中三相PWM电压型整流器的直流侧参考电压设置与实际控制要求的输出电压一致，进行最后一次循环后，完成了三相PWM电压型整流桥的软启动。
所述整流桥输出的电压采用霍尔电压传感器进行采样。
与现有技术方案相比较，本发明具有以下优点和技术效果：
所述三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路，在起动过程中先对小电容进行充电，小电容充电到参考电压后对大电容进行充电，固定时限后增加参考电压，重复上述操作，由于小电容充电时间明显短于大电容，该电路特征在于启动速度快；
所述三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路，采用对小电容的分段充电可以避免充电电流的连续增长，同时小电容的充电电流本身就比大电容小，所以该软启动电路很好的消除了启动时的冲击电流。
附图说明
图1是包含本发明的软启动电路的三相电压型PWM整流器示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施不限于此。
如图1所示，为包含本发明的软启动电路的三相电压型PWM整流器示意图，包括:三相交流电压源Es、三相电抗器L、第一开关管IGBT1、第二开关管IGBT2、第三开关管IGBT3、第四开关管IGBT4、第五开关管IGBT5、第六开关管IGBT6、软启动电路1、负载RL。
所述的软启动电路1包括：第七开关管IGBT7、第八开关管IGBT8、第一电容C0、第二电容C1、DSP处理器；所述的第七开关管IGBT7的集电极与三相整流桥正极输出端P+、第八开关管IGBT8的集电极连接在一起，第七开关管IGBT7的发射极与第一电容C0的阳极相连；所述第八开关管IGBT8的发射极与第二电容C1的阳极、负载RL的一端连接在一起；所述第二电容C1的阴极与三相整流桥阴极输出端P-、负载RL的另一端、第一电容C0的阴极连接在一起；DSP处理器与第七开关管IGBT7和第八开关管IGBT8的栅极连接，DSP处理器通过IO口输出两路信号控制第七开关管IGBT7和第八开关管IGBT8的开关状态。
作为优选，所述DSP处理器选用德州仪器公司2000系列的DSP处理器。
所述的第一电容C0大的电解电容，例如可选100uF的电解电容.
所述的第一电容C1为大的电解电容，例如可选4700uF的电解电容，实现稳定直流测电压和抑制直流侧谐波电压。
上述软启动电路的具体控制方法可以是：
①在0s～0.001s时，把三相PWM电压型整流器的直流侧参考电压设置成5V，此时如果整流桥输出的电压小于5V，DSP处理器输出一路高电平导通第七开关管IGBT7，整流桥输出的电压给第二电容C1充电，输出另一路低电平关断第八开关管IGBT8；相反若整流桥输出的电压大于5V，则DSP处理器输出一路低电平关断第七开关管IGBT7，输出另一路高电平导通第八开关管IGBT8，整流桥输出的电压给第一电容C0充电，消除第七开关管IGBT7关断时的整流桥上电压尖峰，保护开关管；
②在0.001s～0.002s时，把三相PWM电压型整流器的直流侧参考电压设置成10V，此时如果整流桥输出的电压小于10V，DSP处理器输出一路高电平导通第七开关管IGBT7，整流桥输出的电压给第二电容C1充电，输出另一路低电平关断第八开关管IGBT8；相反若整流桥输出的电压大于10V，则DSP处理器输出一路低电平关断第七开关管IGBT7，输出另一路高电平导通第八开关管IGBT8，整流桥输出的电压给第一电容C0充电，消除第七开关管IGBT7关断时的整流桥上电压尖峰，保护开关管；
③在0.002s～0.003s时，把三相PWM电压型整流器的直流侧参考电压设置成15V，此时如果整流桥输出的电压小于15V，DSP处理器输出一路高电平导通第七开关管IGBT7，整流桥输出的电压给第二电容C1充电，输出另一路低电平关断第八开关管IGBT8；相反若整流桥输出的电压大于15V，则DSP处理器输出一路低电平关断第七开关管IGBT7，输出另一路高电平导通第八开关管IGBT8，整流桥输出的电压给第一电容C0充电，消除第七开关管IGBT7关断时的整流桥上电压尖峰，保护开关管；
以此类推，直到三相PWM电压型整流器的直流侧参考电压设置成600V时，DSP处理器输出一路高电平导通第七开关管IGBT7、输出另一路低电平关断第八开关管IGBT8，当整流桥输出达到600V时，DSP处理器输出一路低电平关断第七开关管IGBT7、输出另一路高电平导通第八开关管IGBT8，完成三相PWM电压型整流桥的软启动。
所述整流桥输出的电压采用霍尔电压传感器进行采样。
本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。

Claims (6)

1.三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路，其特征在于包括: 第七开关管（IGBT7）、第八开关管（IGBT8）、第一电容（C0）、第二电容（C1）和DSP处理器；所述的第七开关管（IGBT7）的集电极与三相整流桥正极输出端（P+）、第八开关管（IGBT8）的集电极连接，第七开关管（IGBT7）的发射极与第一电容（C0）的阳极相连；第八开关管（IGBT8）的发射极与第二电容(C1）的阳极、负载（RL）的一端连接；第二电容(C1）的阴极与三相整流桥阴极输出端（P-）、负载（RL）的另一端、第一电容（C0）的阴极连接；所述DSP处理器与第七开关管（IGBT7）和第八开关管（IGBT8）的栅极连接，DSP处理器通过IO口输出两路信号控制第七开关管（IGBT7）和第八开关管（IGBT8）的开关状态。
2.根据权利要求1所述的三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路，其特征在于所述DSP处理器采用德州仪器公司2000系列的DSP处理器。
3.根据权利要求1所述的三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路，其特征在于所述的第一电容（C0）为电解电容，电容值为100uF。
4.根据权利要求1所述的三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路，其特征在于所述的第二电容（C1）为电解电容，电容值为4700uF。
5.用于权利要求1所述的三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路的控制方法，其特征是：在(K-1)t~Kt时，t为0.001s~0.002s，DSP处理器中三相PWM电压型整流器的直流侧参考电压设置成KU，U为5V~10V，此时如果整流桥输出的电压小于KU，DSP处理器输出一路高电平导通第八开关管（IGBT8），整流桥输出的电压给第二电容(C1）充电，输出另一路低电平关断第七开关管（IGBT7）；相反若整流桥输出的电压大于KU，则DSP处理器输出一路低电平关断第八开关管（IGBT8），输出另一路高电平导通第七开关管（IGBT7），整流桥输出的电压给第一电容（C0）充电，消除第八开关管（IGBT8）关断时的整流桥上电压尖峰，保护开关管；
上述K为正整数，使K依次取1、2、3、……、n，循环上述步骤，n为120~60，直到DSP处理器中三相PWM电压型整流器的直流侧参考电压设置与实际控制要求的输出电压一致，进行最后一次循环后，完成了三相PWM电压型整流桥的软启动。
6.根据权利要求5所述的三相电压型PWM整流器电压分级软启动电路的控制方法，其特征在于所述整流桥输出的电压采用霍尔电压传感器进行采样。
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