CN204205997U - 一种三相整流电路及不间断电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三相整流电路及不间断电源，损耗较小，效率较高。该三相整流电路包括三个两相耦合电感、第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑，三个两相耦合电感的耦合方式均为负耦合，并且，第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑中，对应开关管的驱动信号相位相差预设角度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三相整流电路及不间断电源。
背景技术
随着信息技术在工业领域生产、运营、管理等各个环节的深入应用，以及高端、精密设备的大量应用，工业领域对供电质量提出了越来越高的要求，不仅要求供电的连续性要得到可靠保障，而且对于电源的纯净度更是有着特殊要求。但是，在工业领域电力应用中，供电质量往往受到各种因素的影响，例如，电网污染、自然界的雷电、大容量电动机启动、功率因数补偿电容器的切换等等，都会直接影响到供电质量，造成电压波动、脉冲干扰乃至供电中断等问题。在此背景下，不间断电源以其稳压精度高、能够不间断向负载提供纯净电能的优势广泛地应用于工业领域，为工业生产、管理提供了可靠的电力保障。
不间断电源主功率部分主要包括整流电路和逆变电路。现有技术中已经存在多种形式的整流电路，然而，现有的整流电路多存在损耗较大、效率较低的缺点，导致不间断电源的性能降低，甚至不能满足应用需求。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种三相整流电路及不间断电源，损耗较小、效率较高。
本实用新型实施例提供了一种三相整流电路，包括三个两相耦合电感、第一三相整流拓扑、第二三相整流拓扑和四个直流母线电容，其中：
每一个两相耦合电感的两个输入端相连，相连后的接线端作为三相整流电路的一相输入端；
每一个两相耦合电感的两个输出端，分别连接所述第一三相整流拓扑和所述第二三相整流拓扑的同一相输入端；
所述第一三相整流拓扑和所述第二三相整流拓扑的正输出端相连，相连后的接线端作为三相整流电路的正输出端；
所述第一三相整流拓扑和所述第二三相整流拓扑的负输出端相连，相连后的接线端作为三相整流电路的负输出端；
所述四个直流母线电容中，一个直流母线电容连接于所述第一三相整流拓扑的正输出端和所述第一三相整流拓扑的中线之间，一个直流母线电容连接于所述第一三相整流拓扑的负输出端和所述第一三相整流拓扑的中线之间，一个直流母线电容连接于所述第二三相整流拓扑的正输出端和所述第二三相整流拓扑的中线之间，一个直流母线电容连接于所述第二三相整流拓扑的负输出端和所述第二三相整流拓扑的中线之间；
所述三个两相耦合电感的耦合方式均为负耦合；并且，所述第一三相整流拓扑和所述第二三相整流拓扑中，对应开关管的驱动信号相位相差预设角度；所述预设角度大于等于90°，且小于等于270°。
本实用新型实施例还提供了一种不间断电源，包括上述三相整流电路。
本实用新型实施例提供的方案，三相整流电路中包括三个两相耦合电感和两个三相整流拓扑，并且三个两相耦合电感的耦合方式均为负耦合，结合载波移相技术，能够减小损耗，提高整流效率，进而能够提高不间断电源的性能，满足应用需求。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的三相整流电路的示意图之一；
图2a)为本实用新型实施例提供的三相整流电路的示意图之二；
图2b)为本实用新型实施例提供的三相整流电路的示意图之三；
图3a)为本实用新型实施例提供的三相T型三电平整流拓扑的示意图之一；
图3b)为本实用新型实施例提供的三相T型三电平整流拓扑的示意图之二；
图4为本实用新型实施例提供的三相整流电路的示意图之四。
具体实施方式
为了给出损耗较小、效率较高的整流方案，本实用新型实施例提供了一种三相整流电路及不间断电源，以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实用新型实施例提供的三相整流电路如图1所示，具体包括三个两相耦合电感、第一三相整流拓扑、第二三相整流拓扑和四个直流母线电容，其中：
每一个两相耦合电感的两个输入端相连，相连后的接线端作为三相整流电路的一相输入端；每一个两相耦合电感的两个输出端，分别连接第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑的同一相输入端；
第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑的正输出端相连，相连后的接线端作为三相整流电路的正输出端；第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑的负输出端相连，相连后的接线端作为三相整流电路的负输出端；
四个直流母线电容中，一个直流母线电容连接于第一三相整流拓扑的正输出端和第一三相整流拓扑的中线之间，一个直流母线电容连接于第一三相整流拓扑的负输出端和第一三相整流拓扑的中线之间，一个直流母线电容连接于第二三相整流拓扑的正输出端和第二三相整流拓扑的中线之间，一个直流母线电容连接于第二三相整流拓扑的负输出端和第二三相整流拓扑的中线之间；
三个两相耦合电感的耦合方式均为负耦合；并且，第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑中，对应开关管的驱动信号相位相差预设角度；预设角度大于等于90°，且小于等于270°。
上述三相整流电路所采用的三个两相耦合电感的耦合方式为负耦合，即两相耦合电感的两个线圈产生的磁场方向相反。
在本实施例中，该三个两相耦合电感可以为三个独立的两相耦合电感；在另一个实施例中，该三个两相耦合电感也可以集成为一个六相耦合电感，本实用新型对此不做限定。
如图1所示，本实用新型实施例提供的三相整流电路的每一相对应了一个两相耦合电感，三相整流电路的A相对应的两相耦合电感的两个输出端分别连接第一三相整流拓扑的A相输入端和第二三相整流拓扑的A相输入端，三相整流电路的B相对应的两相耦合电感的两个输出端分别连接第一三相整流拓扑的B相输入端和第二三相整流拓扑的B相输入端，三相整流电路的C相对应的两相耦合电感的两个输出端分别连接第一三相整流拓扑的C相输入端和第二三相整流拓扑的C相输入端。即每一个两相耦合电感对应了两个支路，两个支路中工频电流的大小和相位是相等的，而由于两相耦合电感为负耦合，因此，两个支路中工频电流产生的磁场在两相耦合电感的磁芯中相互抵消，两相耦合电感对工频电流的感抗很小；而两个三相整流拓扑中，对应开关管的驱动信号相位相差预设角度，即采用了载波移相技术，使得两个支路中高频谐波电流的大小虽然相等，但相位相差预设角度，由于两相耦合电感为负耦合，因此，两个支路中高频谐波电流产生的磁场在两相耦合电感的磁芯中不会相互抵消，而会相互叠加，两相耦合电感对高频谐波电流的感抗增大。
较佳的，第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑中，对应开关管的驱动信号相位相差180°，此时，两个支路中高频谐波电流的相位相反，两个支路中高频谐波电流产生的磁场在两相耦合电感的磁芯中的叠加效果最强，即两相耦合电感对高频谐波电流的感抗最大。
可见，采用本实用新型实施例提供的三相整流电路，能够抑制高频谐波电流，减小器件损耗，提高整流效率。
较佳的，本实用新型实施例提供的三相整流电路中还可以包括三相LC输入滤波单元，以进一步提高滤波效果；如图2a)和图2b)所示，每一个两相耦合电感的两个输入端相连后的接线端连接三相LC输入滤波单元的一相输出端，三相LC输入滤波单元的输入端作为三相整流电路的输入端。
如图2a)和图2b)所示，三相LC输入滤波单元具体包括三个滤波电感和三个滤波电容，对于三个电容的具体连接形式，本实用新型不做限定。三个电容具体可以如图2a)所示，为星形连接；也可以如图2b)所示，为三角形连接。三个电容具体采用星形连接还是三角形连接，可以根据整个不间断电源的技术指标要求进行选择。
需要说明的是，在本实用新型实施例所提供的三相整流电路中，第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑可以为不同的整流拓扑，此时，第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑中开关管的对应关系可能不是一一对应的；较佳的，第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑为相同的整流拓扑，此时，更容易确定第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑中开关管的对应关系，因此使得本实用新型实施例所提供的方案更易于实现。
在一具体实施例中，第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑可以均为三相T型三电平整流拓扑。
三相T型三电平整流拓扑可以由MOSFET或IGBT构成，一般在功率比较大的情况下选用IGBT，本实用新型实施例中就以IGBT构成的三相T型三电平整流拓扑为例进行说明。
根据辅助桥臂的连接方式，由IGBT构成的三相T型三电平整流拓扑有两种组成方式，一种是辅助桥臂的IGBT共集电极，如图3a)所示；另一种是辅助桥臂的IGBT共发射极，如图3b)所示。
上述第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑具体可以均为图3a)所示的三相T型三电平整流拓扑，此时本实用新型实施提出的三相整流电路如图4所示；第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑具体也可以均为图3b)所示的三相T型三电平整流拓扑；或者第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑中，一个整流拓扑为图3a)所示的三相T型三电平整流拓扑，另一个整流拓扑为图3b)所示的三相T型三电平整流拓扑。无论该三种方式中的哪一种，第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑中开关管的对应关系均是一一对应的，控制对应开关管的驱动信号相位相差预设角度即可。
需要说明的是，上述三相T型三电平整流拓扑仅为示例，并不用于限定本实用新型。在本实用新型的其它具体实施例中，其它形式的三电平整流拓扑也可以作为本实用新型实施例提供的三相整流电路中第一三相整流拓扑和第二三相整流拓扑的具体形式。
综上，本实用新型实施例提供的三相整流电路，采用负耦合电感，结合载波移相技术，经过实验证明，能够有效减小损耗，提高整流效率。
本实用新型实施例还提供了一种不间断电源，包括上述任一三相整流电路。
采用本实用新型实施例提供的三相整流电路的不间断电源，性能较高，能够满足更多应用场景的需求。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种三相整流电路，其特征在于，包括三个两相耦合电感、第一三相整流拓扑、第二三相整流拓扑和四个直流母线电容，其中：
每一个两相耦合电感的两个输入端相连，相连后的接线端作为三相整流电路的一相输入端；
每一个两相耦合电感的两个输出端，分别连接所述第一三相整流拓扑和所述第二三相整流拓扑的同一相输入端；
所述第一三相整流拓扑和所述第二三相整流拓扑的正输出端相连，相连后的接线端作为三相整流电路的正输出端；
所述第一三相整流拓扑和所述第二三相整流拓扑的负输出端相连，相连后的接线端作为三相整流电路的负输出端；
所述四个直流母线电容中，一个直流母线电容连接于所述第一三相整流拓扑的正输出端和所述第一三相整流拓扑的中线之间，一个直流母线电容连接于所述第一三相整流拓扑的负输出端和所述第一三相整流拓扑的中线之间，一个直流母线电容连接于所述第二三相整流拓扑的正输出端和所述第二三相整流拓扑的中线之间，一个直流母线电容连接于所述第二三相整流拓扑的负输出端和所述第二三相整流拓扑的中线之间；
所述三个两相耦合电感的耦合方式均为负耦合；并且，所述第一三相整流拓扑和所述第二三相整流拓扑中，对应开关管的驱动信号相位相差预设角度；所述预设角度大于等于90°，且小于等于270°。
2.如权利要求1所述的三相整流电路，其特征在于，所述预设角度具体为180°。
3.如权利要求1或2所述的三相整流电路，其特征在于，还包括三相LC输入滤波单元；
每一个两相耦合电感的两个输入端相连后的接线端连接所述三相LC输入滤波单元的一相输出端，所述三相LC输入滤波单元的输入端作为三相整流电路的输入端。
4.如权利要求1或2所述的三相整流电路，其特征在于，所述三个两相耦合电感集成为一个六相耦合电感。
5.如权利要求1或2所述的三相整流电路，其特征在于，所述第一三相整流拓扑和所述第二三相整流拓扑具体为三相T型三电平整流拓扑。
6.一种不间断电源，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的三相整流电路。
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