CN107204703A - 一种用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：实时采样三相三开关三电平电路的输出电压或者输入电压，得到电压采样信号；步骤二：将采样得到的电压采样信号和内部基准电压作比较，并且输出过压控制信号：1)当电压采样信号电压高于断电电压阀值时，执行步骤三；2)当电压采样信号电压低于通电电压阀值时，执行步骤四；其中，断电电压阀值不低于通电电压阀值；步骤三：控制三相三开关三电平电路的中线上设置的开关断开；步骤四：控制三相三开关三电平电路的中线上设置的开关闭合。

Description

一种用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌方法
技术领域
本发明属于电力电子变换器技术领域，涉及一种用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌方法。
背景技术
随着飞机上使用的电力电子装置越来越多，如二极管构成的三相桥式整流电路，使得机载三相电源中增加了很大的无功功率和谐波污染，不仅给400Hz飞机发电机和供电线路增加额外损耗，而且需要增加相应的容量，进而增加了发电机和供电线路的体积和重量，降低飞机机动性能，可能导致设备发热损坏，增加机载电子设备的事故隐患。因而国军标GJB181-86对飞机供电特性和用电设备均作了相应的要求，对交流用电设备总畸变电流作出明确规定：交流用电设备总畸变电流的均方根值不应超过基波电流有效值的10％，同时对电源有功功率和视在功率的比值——功率因数也有明确的要求。为解决这一问题，必须引入三相功率因数校正技术。
三相三开关三电平电路是一种应用越来越广泛的三相功率因数校正电路，参阅图1，该电路能有效地提高三相电源的功率因数，降低输入电流的谐波含量。然而，三相三开关三电平电路由于采用了倍压整流结构，导致输出电压比普通整流电路要高，在航空三相交流电源使用中，根据GJB181-86对浪涌电压的要求，当输入有180Vac/100ms电压浪涌时，输出电压达到了510V左右，大大超过了后级电路的承受范围，从而增加了后级电路设计难度，同时也难以找到相应的后级电路模块。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌方法，当输入发生180Vac/100ms电压浪涌时，降低三相三开关三电平电路的输出电压，让后级电路不会因此发生损坏。
本发明为了达到上述目的，采取的技术方案是：一种用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：实时采样三相三开关三电平电路的输出电压或者输入电压，得到电压采样信号；
步骤二：将采样得到的电压采样信号和内部基准电压作比较，并且输出过压控制信号：
1)当电压采样信号电压高于断电电压阀值时，执行步骤三；
2)当电压采样信号电压低于通电电压阀值时，执行步骤四；
其中，断电电压阀值不低于通电电压阀值；
步骤三：控制三相三开关三电平电路的中线上设置的开关断开；
步骤四：控制三相三开关三电平电路的中线上设置的开关闭合。
进一步的，步骤2具体为：
当采样的信号为输入电压时，上述断电电压阀值和通电电压阀值均取三相交流电源工作电压115V到三相电源输入浪涌电压180V之间任一电平值；
当采样的信号为输出电压时，上述断电电压阀值和通电电压阀值均取三相三开关三电平电路输出电压380V到输出浪涌电压440V之间任一电平值。
进一步的，包括电压采样模块(1)，过压比较模块(2)，开关驱动模块(3)和中线开关(4)，
电压采样模块(1)实时采样三相三开关三电平电路的输出电压或者输入电压，得到电压采样信号；
过压比较模块(2)将采样得到的电压采样信号和内部基准电压作比较，并且输出过压控制信号；
开关驱动模块(3)接收过压控制信号控制三相三开关三电平电路的中线开关的通断；
中线开关(4)设置在三相三开关三电平电路的中线上。
中线开关(4)是继电器或固态开关。过压比较模块(2)是模拟电路方式或数字电路通过软件方式实现。该方法首先在三相三开关三电平电路的中线上增加一个中线开关，再通过电压采样模块采样三相三开关三电平电路输出电压或者是输入工作电压，将采样得到的电压采样信号送给过压比较模块。当采样电压信号超过断电电压阀值时，过压比较模块送出过压控制信号给开关驱动模块来驱动中线开关断开，从而使三相三开关三电平电路转换成全桥整流电路，当发生180V/100ms电压浪涌时可以使输出电压由510V左右降到440V左右；当采样电压信号下降到通电电压阀值时，过压比较模块输出过压控制信号给开关驱动模块来驱动中线开关闭合，从而使全桥整流电路转换成三相三开关三电平电路，电路又恢复正常工作。
本发明的有益效果是：该方法通过中线开关实时断开中线，使电压浪涌发生时，有效地降低了输出电压幅值，减轻了后级电路负担；当电压浪涌过后再通过中线开关闭合中线，使电路恢复正常工作。
综合以上，该方法可以有效地降低三相三开关三电平电路的输出电压幅值，减轻后级电路所受到的电压应力，降低了电压浪涌时后级电路损坏的风险。
附图说明
图1是三相三开关三电平电路示意图；
图2是本发明具体实施方式的电路图；
图3是本发明具体实施方式的电路图。
具体实施方式
下面结合附图2和3对本发明的具体实施方式做进一步说明。
本发明为了达到上述目的，采取的技术方案是：用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌方法，其特征在于，
包括电压采样模块1，过压比较模块2，开关驱动模块3和中线开关4，
电压采样模块1实时采样三相三开关三电平电路的输出电压或者输入电压，得到电压采样信号；
过压比较模块2将采样得到的电压采样信号和内部基准电压作比较，并且输出过压控制信号；
开关驱动模块3接收过压控制信号控制三相三开关三电平电路的中线开关的通断；
中线开关4设置在三相三开关三电平电路的中线上。
参考图2和图3，本发明具体实施步骤如下：
步骤一：实时采样三相三开关三电平电路的输出电压或者输入电压，得到电压采样信号；在图2实施例中采集的是输出电压，在图3实施例中采用的是输入电压。
步骤二：将采样得到的电压采样信号和内部基准电压作比较，并且输出过压控制信号：
1)当电压采样信号电压高于断电电压阀值(在图2的实施例中采用420V，在图3的实施例中采用150V)时，执行步骤三；
2)当电压采样信号电压低于通电电压阀值(在图2的实施例中采用400V，在图3的实施例中采用140V))时，执行步骤四；
步骤三：控制三相三开关三电平电路的中线上设置的开关断开；
步骤四：控制三相三开关三电平电路的中线上设置的开关闭合。
进一步的，当采样电压信号超过关断电压阀值时，过压比较模块送出过压控制信号给开关驱动模块来驱动中线开关断开，从而使三相三开关三电平电路转换成全桥整流电路，当180V/100ms浪涌发生时可以使输出电压由510V左右降到440V左右；当采样电压信号下降到通电电压阀值时，过压比较模块送出过压控制信号给开关驱动模块来驱动中线开关闭合，从而使全桥整流电路转换成三相三开关三电平电路，电路又恢复正常工作。
如图2所示，其为本发明机载雷达并联有源滤波器的一种具体实施方式，其电压放浪涌电路包括：电压采样模块1，过压比较模块2，开关驱动模块3和中线开关4。电压采样模块1实时采样三相三开关三电平电路的输出电压或者输入电压，得到电压采样信号；过压比较模块2将采样得到的电压采样信号和内部基准电压作比较，并且输出过压控制信号；开关驱动模块3接收过压控制信号控制三相三开关三电平电路的中线开关的通断；中线开关4设置在三相三开关三电平电路的中线上。
本发明的中线开关根据实际需要，可以是继电器，也可以是固态开关，主要作用是能够快速断开或者闭合。
本发明的电压采样模块有两种实现形式，一种是采样输出侧直流电压，另一种是采样输入交流电压。
本发明的电压比较电路可以是模拟电路方式也可以是数字电路通过软件方式实现。
本发明通过中线开关对三相三开关三电平电路的中线加以控制，可以有效地降低三相三开关三电平电路的输出电压幅值，减轻后级电路所受到的电压应力，降低了电压浪涌时后级电路损坏的风险。

Claims (5)

1.一种用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：实时采样三相三开关三电平电路的输出电压或者输入电压，得到电压采样信号；
步骤二：将采样得到的电压采样信号和内部基准电压作比较，并且输出过压控制信号：
1)当电压采样信号电压高于断电电压阀值时，执行步骤三；
2)当电压采样信号电压低于通电电压阀值时，执行步骤四；
其中，断电电压阀值不低于通电电压阀值；
步骤三：控制三相三开关三电平电路的中线上设置的开关断开；
步骤四：控制三相三开关三电平电路的中线上设置的开关闭合。
2.根据权利要求1所述的用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌方法，其特征在于，步骤2具体为：
当采样的信号为输入电压时，上述断电电压阀值和通电电压阀值均取三相交流电源工作电压115V到三相电源输入浪涌电压180V之间任一电平值；
当采样的信号为输出电压时，上述断电电压阀值和通电电压阀值均取三相三开关三电平电路输出电压380V到输出浪涌电压440V之间任一电平值。
3.一种用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌电路，其特征在于，包括电压采样模块(1)，过压比较模块(2)，开关驱动模块(3)和中线开关(4)，
电压采样模块(1)实时采样三相三开关三电平电路的输出电压或者输入电压，得到电压采样信号；
过压比较模块(2)将采样得到的电压采样信号和内部基准电压作比较，并且输出过压控制信号；
开关驱动模块(3)接收过压控制信号控制三相三开关三电平电路的中线开关的通断；
中线开关(4)设置在三相三开关三电平电路的中线上。
4.根据权利要求3所述的用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌电路，其特征在于，
中线开关(4)是继电器或固态开关。
5.根据权利要求3所述的用于三相三开关三电平电路的防电压浪涌电路，其特征在于，
过压比较模块(2)是模拟电路方式或数字电路通过软件方式实现。
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