[发明专利]三相整流电路及其控制方法与控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体而言，涉及一种三相整流电路及其控制方法与控制装置。

背景技术

整流电路的作用是将交流电变为直流电，应用十分广泛。按照不同的角度可将整流电路分成多种类型，按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种，按电路结构可分为桥式电路和零式电路，按交流输入相数分为单相电路和多相电路。

三相桥式整流电路目前在整流电路中的应用比较广泛，这种电路形式将三相交流电转换为直流电源，直流电源完成向直流负载进行供电或者向直流储能元件进行充电的功能。图1是现有技术中向储能元件三相桥式整流电路的示意图，该三相桥式整流电路包括三对桥臂，按照与之连接的交流电源相序可以分为A相桥臂，B相桥臂，C相桥臂，每相桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，在图中T1、T4分别为A相桥臂的上桥臂开关管；T3、T6分别为B相桥臂的上桥臂开关管；T5、T2分别为C相桥臂的上桥臂开关管，每个开关管反向并联了一个续流二极管，如图中的D1、D4、D3、D6、D5、D2。下面以线电压Uab为例说明该三相桥式整流电路的工作原理。

若Uab>0，当T4导通时，Uab通过T4、D6向La和Lb储能，当T4关断时，La、Lb中储存的能量通过D1、D6向直流侧储能单元充电。若Uab<0，当T6导通时，Uab通过T6、D4向La和Lb储能，当T6关断时，La、Lb中储存的能量通过D1、D4向直流侧储能单元充电。

但是，使用图1中的向储能元件三相桥式整流电路，在通过续流二极管向直流侧储能单元充电的过程中，若储能单元电压远低于输入电压，且使用的续流二极管是不可控器件，则会使得充电电流过大且不可控。过大且不可控的充电电流有可能损坏电力电子器件和储能单元。

现有技术中的三相桥式整流电路因充电电流不可控导致损坏电力电子器件和储能单元的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种三相整流电路及其控制方法与控制装置，以解决现有技术中三相桥式整流电路因充电电流过大且不可控导致损坏电力电子器件和储能单元的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种三相整流电路。该三相整流电路用于将三相交流电转换为向储能元件充电的直流电源，包括三对整流桥臂，每对整流桥臂包括上整流桥臂和下整流桥臂，上整流桥臂的第一端与储能元件的正极电连接，下整流桥臂的第二端与储能元件的负极电连接，三相交流电中的一相与上整流桥臂的第二端以及下整流桥臂的第一端电连接，其中，上整流桥臂和下整流桥臂分别包括互相反向并联的第一全控型开关管和第二全控型开关管。

进一步地，三相交流电中的一相通过电感器与上整流桥臂的第二端以及下整流桥臂的第一端电连接。

进一步地，储能元件为锂电池或者超级电容。

进一步地，第一全控型开关管和第二全控型开关管均为全控型开关管为IGBT，第一全控型开关管的栅极与第二全控型开关管的源极电连接，第一全控型开关管的源极与第二全控型开关管的栅极电连接。

进一步地，IGBT为N沟道IGBT。

进一步地，IGBT也可以为P沟道IGBT。

根据本发明的另一方面，还提供了一种三相整流电路的控制方法。该三相整流电路的控制方法中的三相整流电路以上介绍的任意一种三相整流电路。该三相整流电路的控制方法包括：检测储能元件两端的电压；根据储能元件两端的电压控制各桥臂中的第一全控型开关管和/或第二全控型开关管。

进一步地，根据储能元件两端的电压控制各桥臂中的第一全控型开关管和/或第二全控型开关管导通或关断包括：比较储能元件两端的电压与预设电压值的大小；当储能元件两端的电压大于预设电压值时，控制各桥臂中的第一全控型开关管和第二全控型开关管导通或关断；当储能元件两端的电压小于预设电压值时，控制各桥臂中第二全控型开关管导通或关断，同时控制各桥臂中第一全控型开关管处于关断状态。

进一步地，根据储能元件两端的电压控制各桥臂中的第一全控型开关管和/或第二全控型开关管包括：根据储能元件两端的电压向各桥臂中的第一全控型开关管和/或第二全控型开关管发送对应的PWM驱动信号。

根据本发明的另一方面，还提供了一种三相整流电路的控制装置。该三相整流电路的控制装置中的三相整流电路以上介绍的任意一种三相整流电路。该三相整流电路的控制装置包括：电压检测模块，用于检测储能元件两端的电压；开关管驱动模块，用于根据储能元件两端的电压控制各桥臂中的第一全控型开关管和/或第二全控型开关管导通或关断。