針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路制造技術

本實用新型專利技術涉及一種針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路，每相獨立平均電流控制電路均包括：用于實現輸出電壓穩定在預期幅值的輸出電壓控制器，用于實現電壓采樣信號相乘的參考電流生成器，用于校正功率因數的輸入電流控制器，以及用于產生驅動信號的PWM發生器；其中，所述輸出電壓控制器、參考電流生成器、輸入電流控制器以及PWM發生器依次相連；所述控制電路集成于PFC芯片。本實用新型專利技術針對三相四線制VIENNA整流器，三相四線制實現三相物理解耦，從而每一相可以單獨控制，每一相都采用平均電流控制，跟蹤誤差小，控制簡單可靠，穩定性強，有較廣泛的應用前景。

Three phase independent average current control circuit for three-phase four wire VIENNA rectifier

The utility model relates to a three-phase independent average current control circuit for three-phase four wire VIENNA rectifier, each independent of the average current control circuit comprises: output voltage controller for stable output voltage to achieve the expected amplitude of the reference current generator voltage sampling signal for input current controller for power factor correction. The PWM generator and for generating a driving signal; wherein the output voltage controller, reference current generator, the input current controller and the PWM generator are connected in sequence; the control circuit integrated in PFC chip. The utility model for three-phase four wire three-phase VIENNA rectifier, the physical realization of decoupling of three-phase four wire system, and each phase can be controlled separately, each phase is the average current control, the tracking error is small, simple and reliable control, strong stability, it has broad application prospects.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及三相四線制VIENNA整流器的控制電路，尤其涉及一種針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路，屬于開關電源整流器領域。
技術介紹
隨著電力電子技術的飛速發展，電力電子設備的廣泛應用，大部分整流設備都采用傳統的二極管整流或相控整流，這些拓撲結構都普遍存在電流諧波大和功率因數低等缺點，其強非線性的特點對電網注入了大量諧波和無功功率，造成嚴重的電網“污染”。為了減少諧波污染，可將PFC技術引入整流器的控制中，使輸入電流跟蹤輸入電壓正弦變化，實現單位功率因數，且直流母線電壓恒定。由于功率半導體器件的制造水平，傳統的兩電平結構不能滿足高電壓、大功率的應用場合。相比兩電平拓撲，多電平PWM整流器能夠進一步降低輸入電流的THD，降低系統損耗，提高系統效率，EMI設計簡單。三相VIENNA整流器以其功率因數高，諧波污染小，體積小，魯棒性強，穩定性好，無橋路直通危險等優點有良好的應用前景。目前主流的三相VIENNA整流器的控制方法有矢量控制和平均電流控制。基于DSP的矢量控制方法控制復雜，運算量大，且存在高頻干擾，穩定性差。而常見的平均電流控制，由于三相VIENNA整流器存在的中點不平衡問題，需要對輸出母線正電壓和負電壓分別采樣，建立兩個電壓環，這使得控制實現過程比較復雜。基于以上分析，設計一種穩定可靠、能實現單位功率因數、結構簡單且控制方便的三相VIENNA整流器的控制電路具有深遠意義。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題在于，提供一種針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路，該控制電路的三相四線制VIENNA整流器具有效率高、功率因數高、電流諧波小、穩定性高、結構簡單以及控制方便等優點。為解決上述技術問題，本技術提供如下技術方案：一種針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路，每相獨立平均電流控制電路均包括：用于實現輸出電壓穩定在預期幅值的輸出電壓控制器，用于實現電壓采樣信號相乘的參考電流生成器，用于校正功率因數的輸入電流控制器，以及用于產生驅動信號的PWM發生器；其中，所述輸出電壓控制器、參考電流生成器、輸入電流控制器以及PWM發生器依次順序連接；每相獨立平均電流控制電路的輸出電壓控制器連接至輸出電壓采樣信號端。進一步地，所述輸出電壓控制器包括依次相連的第一運算放大器和第一PI調節器，所述第一運算放大器用于將輸出電壓采樣信號與基準電壓信號進行比較且把比較結果送至所述第一PI調節器，所述第一PI調節器用于消除穩態誤差使得輸出電壓采樣信號跟隨基準電壓信號。進一步地，所述參考電流生成器包括乘法器，所述乘法器用于將電壓環輸出信號和輸入電壓采樣信號相乘，作為電流環的基準。進一步地，所述輸入電流控制器包括依次相連的第二運算放大器和第二PI調節器，所述第二運算放大器用于將輸入電流采樣信號與參考電流信號進行比較且把比較結果送至所述第二PI調節器，所述第二PI調節器用于消除穩態誤差使得輸入電流采樣信號跟隨參考電流信號。進一步地，所述PWM發生器包括PWM比較器。進一步地，每相獨立平均電流控制電路集成于PFC芯片。進一步地，所述PFC芯片為芯片L4981A。采用上述技術方案后，本技術至少具有如下有益效果：1、本技術采用平均電流控制電路，相比矢量控制而言，跟蹤誤差小，運算量小，不存在高頻干擾，從而穩定性強，控制方法簡單，結構簡單，除此之外THD和EMI都較小，成本較低。2、本技術采用的三相獨立的平均電流控制電路，相對常見的平均電流控制電路而言，不需要在控制電路中考慮中點平衡問題，從而不需要對輸出母線正電壓和負電壓進行采樣控制，不需要兩個輸出電壓控制器，從而簡化了結構，降低了成本，實現起來更加方便可靠。3、本技術采用的三相獨立的平均電流控制電路，即使在一相或兩相發生故障的情況下，另外兩相或一相仍能正常工作，只不過輸出電壓為原來的三分之二或者三分之一，增加了系統的可靠性。4、本技術采用的三相獨立的平均電流控制電路，可用三個基于平均電流控制的PFC芯片搭建而成，PFC芯片集成了輸出電壓控制器、參考電流生成器、輸入電流控制器和PWM發生器，實現起來簡單方便。附圖說明圖1為本技術針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路的系統框圖。圖2為本技術針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路的輸出電壓控制器原理框圖。圖3為本技術針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路的參考電流生成器原理框圖。圖4為本技術針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路的輸入電流控制器原理框圖。圖5為本技術針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路的PWM發生器原理框圖。圖6為本技術針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路集成控制芯片L4981的引腳圖。圖7為本技術針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路集成控制芯片L4981的內部主要結構圖。圖8為本技術針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路基于三個芯片L4981的三相四線制VIENNA整流器的系統框圖。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互結合，下面結合附圖和具體實施例對本申請作進一步詳細說明。如圖1所示，本技術針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路，三條電路組成了一個負載電源系統。每一條控制電路均包括依次相連的輸出電壓控制器、參考電流生成器、輸入電流控制器和PWM發生器，三條控制電路。其中，所設計的輸出電壓控制器，使輸出電壓采樣信號跟隨基準電壓信號，從而使輸出電壓穩定在預期幅值；所設計的參考電流生成器，將輸出電壓控制器的輸出和輸入電壓采樣信號相乘，乘法器的輸出結果即為輸入電流控制器的基準信號；所設計的輸入電流控制器，將輸入電流采樣信號跟隨參考電流信號，從而使得輸入電流跟隨輸入電壓變化，實現功率因數校正；所設計PWM發生器，將輸入電流控制器的輸出和鋸齒波信號作比較，比較結果作為開關管的驅動信號。如圖2所示，本技術的輸出電壓控制器包括第一運算放大器和第一PI調節器。輸出電壓采樣信號通過第一運算放大器與基準電壓信號進行比較，比較結果送至第一PI調節器，第一PI調節器的作用是消除穩態誤差，使輸出電壓采樣信號跟隨基準電壓信號。如圖3所示，本技術的參考電流生成器包括乘法器、輸出電壓控制器輸出信號和輸入電壓采樣信號。輸入電壓采樣信號是將每一相的輸入電壓進行采樣，并進行絕對值運算的結果，它和輸出電壓控制器輸出信號相乘，其結果即為電流控制器的參考電流信號。如圖4所示，本技術的輸入電流控制器包括第二運算放大器和第二PI調節器。輸入電流采樣信號通過第二運算放大器與參考電流信號進行比較，比較結果送至第二PI調節器，第二PI調節器的作用是消除穩態誤差，使輸入電流采樣信號跟隨參考電流信號。如圖5所示，本技術的PWM發生器包括PWM比較器、三角波基準信號和電流控制器輸出信號。其中三角波基準信號由RC電路產生，頻率固定，它與電流控制器輸出信號通過PWM比較器進行比較，比較結果即為PWM驅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路，其特征在于，每相獨立平均電流控制電路均包括：用于實現輸出電壓穩定在預期幅值的輸出電壓控制器，用于實現電壓采樣信號相乘的參考電流生成器，用于校正功率因數的輸入電流控制器，以及用于產生驅動信號的PWM發生器；其中，所述輸出電壓控制器、參考電流生成器、輸入電流控制器以及PWM發生器依次順序連接；每相獨立平均電流控制電路的輸出電壓控制器連接至輸出電壓采樣信號端。

【技術特征摘要】
1.一種針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路，其特征在于，每相獨立平均電流控制電路均包括：用于實現輸出電壓穩定在預期幅值的輸出電壓控制器，用于實現電壓采樣信號相乘的參考電流生成器，用于校正功率因數的輸入電流控制器，以及用于產生驅動信號的PWM發生器；其中，所述輸出電壓控制器、參考電流生成器、輸入電流控制器以及PWM發生器依次順序連接；每相獨立平均電流控制電路的輸出電壓控制器連接至輸出電壓采樣信號端。2.如權利要求1所述的針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路，其特征在于，所述輸出電壓控制器包括依次相連的第一運算放大器和第一PI調節器，所述第一運算放大器用于將輸出電壓采樣信號與基準電壓信號進行比較且把比較結果送至所述第一PI調節器，所述第一PI調節器用于消除穩態誤差使得輸出電壓采樣信號跟隨基準電壓信號。3.如權利要求1所述的針對三相四線制VIENNA整流器的三相獨立平均電流控制電路，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮穎，鄭佳泰，李智，陳新開，王若薇，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：新型
國別省市：廣東;44