[实用新型]低谐波通用型AC/DC变换器

权利要求书

1.低谐波通用型AC/DC变换器，其特征是采用一次侧为Y形绕组[2]，二次侧分别为Y形和△形两个绕组[3，4]的移相变压器，移相变压器二次侧分别连接两个完全相同的晶闸管三相变流桥[5，6]，形成12脉波AC/DC变换器，通过多电平直流电流控制及合成单元[7]，按非对称电流的控制策略，对两个三相变流桥分别按(1)式和(2)式的特定变换规律进行控制，使Y绕组[3]和△绕组[4]产生互不对称的，且相位也不相同的相电流波形[22]和相电流波形[23]，且两绕组交流合成相电流不包含6*2*k±1次谐波，其中，k＝1，2，…，使移相变压器一次侧Y形绕组的相电流[21]为接近正弦波的电流波形，(1)式和(2)式如下： 

式中： 

I_BY：Y桥直流电流 

I_BΔ：Δ桥直流电流 

I_dc：直流负载侧电流 

k＝1，2，…… 。 

2.根据权利要求1所述的低谐波通用型AC/DC变换器，其中，所述的多电平直流电流控制及合成单元[7]完成下述功能： 

(1)将直流电流均等分配为m个支路，每个支路连接到两个可控开关，两个可控开关互补动作，构成互补开关对，分别连接到Y三相变流桥和Δ三相变流桥； 

(2)每隔30°/m切换一个互补开关对，使流入Y三相变流桥的电流增加一 个支路量，同时也使流入Δ三相变流桥的电流减少一个支路量，经过m个30°/m区间，当所有支路电流都流入Y三相变流桥后，再使流入Y三相变流桥的电流每隔30°/m减少一个支路量，同时也使流入Δ三相变流桥的电流增加一个支路量，直到流入Y三相变流桥的电流减少到零，重复以上过程，就将直流电流按等增量台阶形三角波的规律分配给Y三相变流桥和Δ三相变流桥。 

3.根据权利要求2所述的低谐波通用型AC/DC变换器，还具有下述特性： 

该AC/DC变换器三相交流进线电流THD与多电平直流电流控制及合成单元的直流电流支路数m的关系示于表1； 

表1.THD与多电平直流电流控制及合成单元的直流电流支路数m的关系表 

m 2 3 4 5 6 7 8 9 THD 7.77％ 5.25％ 3.99％ 3.28％ 2.77％ 2.45％ 2.20％ 2.02％

根据表1，由于用等增量台阶形三角波近似替代三角波，所以其谐波含量与等增量台阶形三角波的电平级数相关，级数越多，谐波含量越低，当m≥6时，即电平级数≥7时，变换器的谐波值被限制在＜3％的范围内； 

晶闸管全控化，按等增量台阶形三角波电流施加给Y三相变流桥和Δ三相变流桥，导致了Y三相变流桥和Δ三相变流桥内开关器件的电流按设定的等增量台阶形三角波电流规律变化，当构成Y三相变流桥和Δ三相变流桥的开关器件为晶闸管时，施加等增量台阶形三角波电流开始时给晶闸管门极触发信号，晶闸管开通，在等增量台阶形三角波电流下降为零期间，晶闸管电流为零被强迫关断，即晶闸管开通受门极控制，电流为零关断控制由等增量台阶形三角波电流提供，在这种条件下，晶闸管的功能与全控型开关器件相同，由于触发角移相范围扩展到-180°～180°，所以功率因数可超前、滞后连续调节，可实现功率因数为“1”的控制，实现有功、无功的四象限运行； 

在流入Y三相变流桥的电流为零的区间内，令Y三相变流桥的晶闸管换相，在流入Δ三相变流桥的电流为零的区间，令Δ三相变流桥的晶闸管换相，Y三相变流桥和Δ三相变流桥的晶闸管在电流为零的条件下换相，获得了零电流软开关功能，无开关损耗，且晶闸管工作频率50Hz。