[发明专利]一种谐波转移式三相谐波治理电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路结构，具体是三相谐波治理电路。

背景技术

由三相电网所提供的交流电一般情况下不能被用电设备直接使用，必须要将交流电整流成直流电后，再由半导体器件进行必要的变换，使之达到要求才能被利用。当功率超过一定程度后，就不能使用单相供电，以防止由于三相线电流不平衡导致供电事故。在三相电网供电时的交流转直流电路中，必须使用到二极管（或可控硅等）进行整流，并且在二极管后端为了得到稳定的电压电流，还会使用电感电容滤波电路或纯电容来平波。这样，滤波电容的充放电电平与二极管的非线性工作会导致在三相电网中出现5次、7次等高次谐波电流，需要将其治理以免影响电网其它设备，并矫正功率因数，提高有功降低无功。

目前有较多方法进行相关治理，包括三相分解成单相后进行升压（BOOST）、降压（Buck）等方式进行校正，也包括各种LC功率补偿设备进行功率因数矫正和谐波治理，另外还有外接有源滤波器进行治理。其中，三相分解为单相模式是目前比较常用的一种方法，但它增加了一级高频开关电路和串入储能电感，利用储能电感的充放磁能。由于高频开关电路是三角波与方波组合的复杂波形，只要其中存在二极管等非线性器件，都会导致因为高频电流与非线性器件构成混频、差频、和频、倍频等干扰，因此对遏制高频电磁辐射发射、传导发射的对外干扰控制困难。同时，三相分解为单相的模式必须要有可靠的零线，否则会因为三相电流、阻抗不平衡导致某相瞬间高压而发生严重后果，仅能用于星形接法，而三角形接法由于没有零线而不适用。针对三角形接法的电网，有专门设计的适用的三相分解模式，但是该模式使用跨相线连接，相对于星形接法需要选择更高耐压的元器件，因此增加成本、增加故障率、增加设备体积重量等。同时，三相分解法必须要在产品设计之初就被设计到整套系统中，无法使用于已经存在的原本未设计功率因素校正的设备。由于将三相分解为多路进行整流滤波，导致后续变换器要么跟着分成多路变换，并在输出端进行均压、均流合成设计所需的电压电流，或者将多路整流滤波产生的直流电进行均流后再供给下一级电路进行必要的变换处理，均会带来多路均压均流、防止单路空载或过载的问题，也就意味着可靠性、抗干扰能力、稳定性的下降。使用LC功率因数补偿方法相对可靠性较高，可以在现有设备上追加或在新产品设计时添加，但是LC补偿模式存在设备笨重、补偿切换存在冲击电流、冲击电压等不利因素。现有的外接式有源滤波器必须采用独立的供电电源，该电源必须足够大以便支持后面的补偿动作，该电源同样也会产生谐波电流以及电磁兼容性问题；在检测到线路电流谐波后，会从独立的供电电源用脉冲方式向线路注入电流（电流偏大时注入反向电流，电流偏小时注入正向电流），注入电流即是大小相同，相位相反的线路谐波电流；由于补偿是用脉冲方式向电网注入，势必产生严重的电磁干扰，加上补偿的时间差产生差拍频率，使得电磁兼容问题非常突出。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有谐波治理电路的不足，提供一种结构简单，损耗小、效果好的谐波转移式三相谐波治理电路。

本发明采用技术方案是；三相电网的输出端各串接对应的阻抗保护电感器的一端，阻抗保护电感器的另一端各连接对应的三相全桥整流滤波电路的三个输入端；6个相同的功率开关器件各自串联一个反向保护二极管后并联在阻抗保护电感器与三相全桥整流滤波电路的三个输入端之间，每一相上并联两个串联的功率开关器件和反向保护二极管；在阻抗保护电感器和三相电网的输出端之间分别并联各自对应的三个电流传感器，电流传感器的输出端分别连接各自对应的带通滤波器，带通滤波器的输出端分别接入PWM模块，PWM模块有6个输出端，这6个输出端分别连接6个功率开关器件的控制端；在PWM模块内，每一相电流谐波信号被分割为正负两个半周，分别各自独立控制一个脉宽调制器，6路脉宽调制器输出与谐波电流同频的幅值成比例的信号，驱动6个功率开关器件；若其中一相的谐波电流增大，则对应的功率开关器件导通，将富余的谐波电流转向其它相。

本发明的有益效果是：

1、只要调制器响应速度选择适当、开关器件功率余量选择正确，本发明可以适应任何功率级别、任何电网频率的要求。

2、由于谐波电流一般小于基频电流的50%，故用本发明构成的电路在开关器件损耗上比三相分解模式功率因素校正电路损耗小，且本发明中的线路阻抗保护电感器起限流作用而非储能作用，故损耗小，综合效率比三相分解模式高。