[发明专利]一种基于混合开关的双可控整流桥的多相电流型PWM整流器

说明书

技术领域

本发明涉及多相电流型PWM整流器，尤其是基于混合开关的双可控整流 桥的多相电流型PWM整流器，属于电力电子功率变换技术领域。

背景技术

目前对电网侧的谐波含量有限制的中大功率三相PWM整流器大多采用三 相PWM电压型整流器或三相PWM电流型整流器。

三相PWM电压型整流器为升压型电路，在要求供电电压低于电网线电压 峰值的负载要求下，需要串联第二级直流变换电路来降压，这不仅增加了整体 系统的体积和成本，而且降低了电路的效率。三相PWM电流型整流器为降压 型整流器，直流侧输出电压低于电网线电压峰值；但是整流桥内需要IGBT和 快恢复二极管串联使用，因为IGBT的反向阻断能力差，需要二极管来承受反 压，所以导通回路增加了两个二极管的导通损耗，降低电路的效率；另外每个 下桥臂的IGBT需要一路辅助电源来驱动，加上上桥臂的IGBT的驱动电源， 一共需要4路驱动电源；此外大功率的IGBT价格比相同电流电压耐量的晶闸 管要高。

后来发展出使用晶闸管整流桥来代替IGBT整流桥的三相混合开关的 PWM电流型整流器(申请(专利)号：200720109908.1)，再使用一个IGBT 与晶闸管整流桥串联，来直接断开整流桥中晶闸管的导通电流，这样提供给晶 闸管整流桥脉宽调制的能力；另外使用晶闸管可省掉快恢复二极管，提高了电 路的效率；此外晶闸管可用脉冲变压器来驱动，所以只需一路辅助电源来驱动， 再加上IGBT驱动电源，共只需2路驱动电源，从而简化了电路的驱动电路。

然而，使用混合开关虽能降低电路的开关器件的成本，但晶闸管较长的关 断时间限制了电路的工作频率。因此，为了抑制网侧电流谐波以及减小直流侧 电流的纹波，需要加大滤波器中电感和电容的体积和成本，故这种电路的整体 优势并不明显。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提供一种基于混合开关的双可控整流桥的多相 电流型PWM整流器，以达到降低整流桥中桥臂的晶闸管的关断时间对整流器 电路的工作频率限制，抑制网侧谐波的同时减小整流设备的开关器件的成本， 并且不增加滤波器件的成本。而且能实现网侧功率因数接近1，输出电压可调。

本发明的基本思路是，利用双晶闸管桥的轮换工作，使需要换相的晶闸管 至少有半个开关周期以上的关断时间，从而极大提升晶闸管电路的开关工作频 率。

本发明的基于混合开关的双可控整流桥的多相电流型PWM整流器，相数 M≥2，由五个模块组成，其中模块1由M组LC滤波器组成，模块2和模块 4分别为晶闸管M相整流桥，模块3为两个独立控制的逆导型全控电子开关， 模块5为带续流二极管的LC滤波器；

模块1的输入端分别连接到电网的M相各相进线，模块1的输出端分别 连接到模块2和模块4的各相桥臂中点，模块1的M个滤波电容末端连接成 中点O；

模块2正输出端与模块4正输出端之间连接模块3的第一逆导型全控电子 开关、模块2负输出端与模块4负输出端之间连接模块3的第二逆导型全控电 子开关，连接模块2正输出端的第一逆导型全控电子开关和连接模块2负输出 端的第二逆导型全控电子开关的极性相反；

模块5正输入端接模块4正输出端，模块5负输入端接模块4负输出端， 模块1的输入端和模块5的输出端分别为本发明整流器的输入端和输出端。

本发明中，组成模块1的M组LC滤波器可以是二阶LC滤波器，或是n 级串联的2n阶LC滤波器，n≥2。

本发明中，模块5带续流二极管的LC滤波器可以为二阶LC滤波器，或 是k级串联的2k阶LC滤波器，k≥2。

上述的第一逆导型全控电子开关和第二逆导型全控电子开关可以采用含 有反向并联二极管的IGBT或IGCT或IECT。

本发明与现有技术相比，具有以下的优点：

1、提高混合开关电路分配给晶闸管由导通恢复到正向阻断状态的时间， 从而降低了对晶闸管关断速度的要求，普通晶闸管也可应用到这个整流电路拓 扑中。本发明的基于混合开关的双可控整流桥的多相电流型PWM整流器中如 使用快速晶闸管，其工作频率可从常规混合开关电路的2kHz左右，提升到8kHz 左右，甚至更高。而且在提高工作频率的情况下仍能实现网侧功率因数接近1， 输出电压可调。