[发明专利]一种交流直流转换器以及一种变频器

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路技术，特别涉及一种交流直流转换器以及包含该交流直流转换器的变频器。

背景技术

目前，变频调速电机驱动(变频器)已经在各不同的工业领域内得到了广泛应用，主要用于进行精确的速率控制或节省能量等。由于结构简单且成本较低，在大多数的变频器中，均采用二极管桥式整流器来进行交流(AC，Alternating Current)到直流(DC，Direct current)的转换。图1为现有常用的变频器的结构示意图。如图1所示，二极管桥式整流器用于处理交流到直流的转换，基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated GateBipolar Transisitor)的变频器用于处理直流到交流的转换。

但是，二极管桥式整流器有其自身的局限性。首先，它是一个不可控设备，而且其输入电流(供电电网电流)中包括显著的谐波(低功率因数)，从而给供电系统带来了额外的无功功率和电压应力；另外，二极管桥式整流器为一单向设备，因此，无法在再生制动过程中进行能量回收。

为提高功率因数，现有技术中常用的处理方式是使用电抗器。图2为现有具有电抗器的变频器的结构示意图。如图2所示，可将电抗器连接在直流侧，利用电抗器本身固有的滤除谐波的功能来提高功率因数。这种方式实现起来比较简单，但由于电抗器的体积通常较大，所以也使得变频器变重变大，并使得成本显著增加。现有技术中还提出利用有源滤波器来提高功率因数(连接在图1所示R、S、T端)，具体实现时可采用多个有源电力滤波器串联或并联的方式。这种方式能够实现单位功率因数，但也带来了成本的增加，因为有源滤波器的成本和变频器本身相差无几。

对于在再生制动过程中产生的再生能量，通常可利用制动电阻来消耗掉该再生能量。图3为现有具有制动电阻的变频器的结构示意图。但是，制动电阻的体积通常较大，所以使得变频器变重变大，而且这种处理方式还会带来发热问题。另外，出于节省能量的考虑，还可利用辅助设备将再生能量返回给供电系统，但同样成本较高。

当前，又将研究的重点放在了基于IGBT的整流器上，其工作方式为脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)整流。图4为现有具有基于IGBT的整流器的变频器的结构示意图。PWM整流方式本身的特点，即能量双向流动以及能起到高频开关的作用等特点保证了图4所示结构既能达到提高功率因数的目的，又能实现能量回收。但是，该整流器由三相IGBT桥以及三相电感组成，而且，需要利用复杂的控制算法来产生IGBT的驱动信号，因此，成本非常高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种交流直流转换器，既能达到提高功率因数的目的，又能实现能量回收，且实现成本较低。

本发明的另一目的在于提供一种变频器，既能达到提高功率因数的目的，又能实现能量回收，且实现成本较低。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种交流直流转换器，包括：基于三相晶闸管的转换器、基于简化后的绝缘栅双极型晶体管的全桥转换器，以及连接在所述基于三相晶闸管的转换器和基于简化后的绝缘栅双极型晶体管的全桥转换器之间的电感；其中：

所述基于三相晶闸管的转换器，用于在驱动模式下，按照交流-直流整流器的方式进行工作，在再生制动模式下，将再生能量反馈给供电系统；

所述基于简化后的绝缘栅双极型晶体管的全桥转换器，用于在驱动模式下，按照升压斩波电路的方式进行工作，在再生制动模式下，按照降压斩波电路的方式进行工作；

所述电感，用于在所述基于简化后的绝缘栅双极型晶体管的全桥转换器的控制下对供电电网的电流谐波进行抑制。

一种变频器，包括：交流直流转换器、电容以及基于绝缘栅双极型晶体管的变频器；所述交流直流转换器包括：基于三相晶闸管的转换器、基于简化后的绝缘栅双极型晶体管的全桥转换器，以及连接在所述基于三相晶闸管的转换器和基于简化后的绝缘栅双极型晶体管的全桥转换器之间的电感；其中：

所述基于三相晶闸管的转换器，用于在驱动模式下，按照交流-直流整流器的方式进行工作，在再生制动模式下，将再生能量反馈给供电系统；

所述基于简化后的绝缘栅双极型晶体管的全桥转换器，用于在驱动模式下，按照升压斩波电路的方式进行工作，在再生制动模式下，按照降压斩波电路的方式进行工作；

所述电感，用于在所述基于简化后的绝缘栅双极型晶体管的全桥转换器的控制下对供电电网的电流谐波进行抑制。