[发明专利]一种使用直流侧电流直接注入法的大功率整流器

说明书

本发明公开了一种使用直流侧电流直接注入法的大功率整流器，它旨在解决普通大功率整流系统输入电流谐波含量高、电流总谐波畸变率大的问题。该大功率整流器包括隔离变压器、三组单相全桥整流电路、平衡电抗器、三相桥式逆变电路和控制电路。隔离变压器用于产生三组存在120^o相位差的单相电压，控制电路生成PWM驱动信号，驱动三相桥式逆变电路生成补偿电流，对三组单相全桥整流电路的输出电流进行调制，达到抑制整流器输入电流谐波的目的。本发明所述的三相桥式逆变电路直接并联在单相全桥整流电路的输出侧，有效减小了整流器的体积和成本。本发明适用于大功率整流场合。

技术领域

本发明涉及一种使用直流侧电流直接注入法的大功率整流器，属于电力电子技术领域。

背景技术

在大功率整流技术中，单相或者三相全桥整流电路得到了广泛的应用。但是由于整流桥中整流装置的强非线性，产生了大量污染电网的谐波，严重影响了大功率整流器交流测的电能质量。因此，有效抑制整流系统产生的谐波，将总谐波畸变率控制在允许范围内，提高交流测电能质量，成为电力电子技术研究的重要课题。在整流器直流侧进行有源谐波抑制成为解决该问题的重要手段。

目前，在大功率整流器直流侧有源谐波抑制技术研究中，辅助器件采用带副边的有源平衡电抗器较为常见。它通过向有源平衡电抗器副边注入补偿电流，使得系统输入电流趋于正弦波，显著改善了大功率整流系统交流测电能质量。同时，可以采用PWM整流电路接在有源平衡电抗器副边，对谐波能量进行回收，提高功率因数。不过，由于平衡电抗器副边的存在，一定程度上加大了系统的体积和成本。另外，在大功率整流器中，系统参数的不对称会降低直流侧有源谐波抑制技术的谐波抑制性能。作为大功率整流器的必需器件，移相变压器绕组多，结构复杂，会降低变压器制造精度，同时三相磁轭不等会加剧系统的不对称，降低系统谐波抑制性能。综合分析上述整流器的优缺点，本发明提出了一种使用直流侧电流直接注入法的大功率整流器，该整流器使用具有参数对称性的隔离变压器作为移相变压器，使用平衡电抗器替代带副边的有源平衡电抗器，通过直接向平衡电抗器注入电流，对整流桥输出电流进行补偿，达到抑制整流器输出电流谐波的目的。

发明内容

为了提高现有大功率整流器的谐波抑制能力，本发明的目的在于提供一种使用直流侧电流直接注入法的大功率整流器，通过控制三相桥式逆变电路中IGBT的导通和关断，向平衡电抗器直接注入电流，进行电流补偿，使得流过平衡电抗器的电流满足抑制交流测输入电流谐波的要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种使用直流侧电流直接注入法的大功率整流器，包括：隔离变压器，三组单相全桥整流电路，平衡电抗器，三相桥式逆变电路，控制器电路。

隔离变压器作为移相变压器，其原边绕组采用三角形联结，副边绕组相互独立，相位依次相差120°，三相交流电压与变压器原边相连接，为系统供电，三个独立的副边绕组分别与三组单相全桥整流电路相连接；三个单相全桥整流电路采用并联连接方式，其输出端的阳极分别与平衡电抗器的三个输入端相连，其输出端的阴极连接在一公共点；平衡电抗器的主要作用是吸收三个单相全桥整流电路的输出电压瞬时差，确保三个单相全桥整流电路能够独立的并联工作；控制电路通过控制三相桥式逆变电路中IGBT的导通和关断，向平衡电抗器注入补偿电流，以提高交流侧电能质量，降低电流谐波总畸变率，使输入电流波形趋于正弦；负载的一端与平衡电抗器的输出端相连接，另一端与三个单相全桥整流电路的输出端的阴极相连接。

本发明采用隔离变压器作为移相变压器，在某些输入与输出电压等级差别比较大的场合，使得该整流器的安全性更高； 控电路计算整流器所需要的补偿电流，通过控制三相桥式逆变电路中IGBT的导通和关断，向平衡电抗器直接注入补偿电流，相比于采用有源平衡电抗器，本发明在保证交流侧电能质量的同时，有效减少了系统的体积和成本，提高了功率密度。

由于采用以上技术方案，本发明相比现有技术具有以下有益效果：