[发明专利]一种融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器，尤其是涉及一种输出电压可调、低输入电流谐波应用场合的变压整流器。属电力电子设备领域技术。

背景技术

变压整流器在航空航天、电解电镀、轨道交通、风力发电等需要中大功率整流变换场合得到广泛应用。变压整流器一般由移相变压器、多个三相全桥整流电路和平衡电抗器等组成。通过移相变压器，使多个三相全桥整流电路的输入电流错开一定相位叠加，从而使输入侧电流更接近正弦波，达到降低输入电流谐波含量的目的。各整流电路可通过平衡电抗器并联输出或直接串联输出，得到与脉波数对应纹波的直流输出电压，其电压大小随输入侧电压的变化而变化，一般无稳压功能。按脉波数分有6、12、18、24等多次脉波变压整流器，随着脉波数的增多，输入电流谐波相应降低，但同时电路复杂程度也相应增加。

随着变压整流器越来越广泛的应用，很多场合对整流器输入输出性能的要求也越来越高。希望变压整流器具有较小的输入电流谐波，且能实现稳压功能。对于输入电流谐波的减小，一般是在输入端接滤波环节或者增加变压整流器的脉波数，输入端接滤波环节将大幅增加变压整流器体积且效果也不十分理想，而增加脉波数会使主电路和变压器结构变得复杂且增加了成本。采用谐波注入的方法，可以有效的减小输入电流谐波。对于输出电压的稳定，基本思路是串入一个可调的电压源，作为变压整流器的后级电路。但当要求同时实现以上两个功能时，如果直接在传统变压整流器中加入谐波注入电路和稳压电路，势必会大幅增加元器件数，而且谐波注入电路需要辅助源，这使得电路复杂度增加，体积重量增加，可靠性降低。

因此，需要寻求一种能同时实现稳压与谐波注入双重功能，又能在一定程度上简化电路结构以及减小元器件数量，具有高可靠性的新型变压整流器。

发明内容

1、发明目的

本发明的目的在于克服现有技术不足而提供一种融合输出稳压和通过谐波注入方法减小输入电流谐波含量双重功能的变压整流器装置，解决传统变压整流器因直接增加稳压电路与谐波注入电路所带来的电路复杂程度、体积重量大大增加和可靠性降低的缺点。

2、技术方案

为达到上述的发明目的，本发明的融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器主电路包括移相变压器、两个三相全桥整流电路、稳压电路以及谐波注入电路。所述谐波注入电路由开关逆变电路、高频变压器、平衡电抗器和电感组成，所述稳压电路由开关逆变电路、高频变压器和单相整流桥组成。其中，稳压电路和谐波注入电路共同包括开关逆变电路和高频变压器。对于谐波注入电路，采用电流滞环控制技术控制谐波注入电路中的电流波形为三角波，通过整流器与移相变压器的作用，使不同相位关系的三角波按一定比例叠加得到移相变压器输入端电流，其波形更加接近正弦波，谐波含量大为减小，以达到降低输入电流THD的目的；对于稳压电路，因为实现了电流滞环控制，控制器将会产生一系列驱动信号驱动开关逆变电路的功率开关管，在高频变压器的原边将会产生一系列正负交替的电压方波，为实现稳压功能，采用分级调压的方法，此方法降低了单相整流桥的开关频率，减少了开关损耗，而且控制简单、可行、精度高。在本发明中，当稳压和谐波注入电路出现故障时，可使该融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器作传统变压整流器方式运行，因此有一定的冗余能力，提高了可靠性。

本发明的融合稳压与谐波注入双重功能变压整流器，通过对稳压电路与谐波注入电路的融合，并采用分级调压控制方法，在实现谐波注入功能下，同时实现稳压功能，使得变压整流器在不增加脉波数的前提下，便可实现输入电流谐波含量大大减少，提高了输入端的功率因数，同时也使输出电压在不同负载时，都能稳定在某一预定目标电压值，提高变压整流器的负载能力。

3、有益效果