[发明专利]采用有源功率因数校正技术的多脉波整流器及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用有源功率因数校正技术的多脉波整流器及其设计方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

整流器是广泛应用的一类电力电子装置。然而，由于整流器件的强非线性，整理器产生了大量谐波，这将降低整流器的功率因数，并引起交流电压畸变等后果。

总体而言，现有技术中解决整流器谐波污染问题的基本思路主要有两种，第一种是被动型谐波抑制，主要是在电力系统或谐波负载的交流侧加装无源滤波器、有源滤波器或者混合滤波器等装置对电流实施谐波补偿。然而，在很多场合，滤波器的功率等级与整流器的功率等级相差不大，这种补偿方式不仅会增加整个系统的成本、加大系统损耗，还会降低系统的可靠性，同时这种补偿措施是被动性的，是在谐波产生后再进行抑制，此时谐波对系统的影响已经产生；第二种是主动型谐波抑制方案，主要针对电力电子装置本身进行改进，使其不产生谐波，或根据需要对其功率因数进行控制；一般又可以将主动型谐波抑制方案分为两类。第一类采用PWM整流器来进行改进，目前已经大量运用。第二类主要采用多脉波变流技术。多脉波整流技术通过移相多重联结多个全桥或半桥整流电路对同一负载供电，使一个整流桥产生的谐波可被其他整流桥产生的谐波所抵消。相比较于PWM整流器，MPR具有实现简单，成本低，可靠性高等优点，已在高压直流输电和飞机整流器等大功率整流系统中得到了广泛应用。

在理论上，多脉波整流器的脉波数越多，对谐波的抑制效果越好。但是，脉波数越多，多脉波整流器所用移相变压器的结构越复杂，体积越大。另外，现有多脉波整流器多采用二极管作为整流器件，这将整流器的输出电压不可控，不利于扩展多脉波整流器的应用场合。

发明内容

为了抑制多脉波整流器输入电流中的谐波，并使多脉波整流器的输出电压可控，本发明提供了一种采用有源功率因数校正技术的多脉波整流器。

本发明所述的采用有源功率因数校正技术的多脉波整流器及其设计方法，它包括角/角/星形连接的隔离变压器、第一组三相桥式整流电路、第二组三相桥式整流电路、第一组升压斩波电路、第二组升压斩波电路、同步电路、控制电路、驱动电路。

角/角/星形连接的隔离变压器包含9个绕组，其中原边3个绕组角形联结，组成输入绕组，输入绕组与三相输入电压相连；副边的3个绕组角形联结，组成第一组输出绕组；副边的另外3个绕组星形联结，组成第二组输出绕组；第一组输出绕组与第二组输出绕组输出两组存在30^o相位差的三相电压。

第一组三相桥式整流电路的输入端与第一组输出绕组相连，第二组三相桥式整流电路的输入端与第二组输出绕组相连；第一组三相桥式整流电路的输出端和第一组升压斩波电路的输入端相连，第二组三相桥式整流电路的输出端和第二组升压斩波电路的输入端相连，第一组升压斩波电路的输出端与第二组升压斩波电路的输出端均连至同一个电容器，负载再与电容器并联。

本发明所述的基于上述系统的谐波抑制方法，它将负载连接在所述谐波抑制系统的正极输出端和谐波抑制系统的负极输出端之间，它的谐波抑制方法为：由同步电路采集多脉波整流系统的线电压信号，并进行转换产生三角波信号，由控制电路将此三角波信号与负载电压信号和给定的负载电压信号之间的差值相乘，产生参考电感电流信号；参考电感电流信号与第一组升压斩波电路的电感电流作差，经过PI调节后，送入PWM信号产生器产生第一路PWM信号，PWM信号经过驱动电路控制第一组升压斩波电路的绝缘栅双极晶体管；参考电感电流信号与第二组升压斩波电路的电感电流作差，经过PI调节后，送入PWM信号产生器产生第二路PWM信号，PWM信号经过驱动电路控制第二组升压斩波电路的绝缘栅双极晶体管；通过上述控制方法，使得第一组升压斩波电路与第二组升压斩波电路的电流值为负载电流值的0.5倍，实现对多脉波整流系统的谐波控制。

本发明的优点是：本发明实现了在整流系统的直流侧抑制交流侧输入电流谐波，采用角/角/星形连接变压器为隔离变压器，可以过滤三次谐波，减少干扰信号，提高系统的安全性，并且谐波抑制电路简单常见，易于实现，减小了原有多脉波整流系统的谐波含量，由于升压斩波电路的特性，具有多脉波整流系统输出电压可调的特点，增大了该系统的应用范围。

附图说明

图1为本发明系统的电路结构示意图。

图2为本发明系统采用的角/角/星形连接隔离变压器的绕组结构图。

图3为实施方式五所述的本发明方法的工作过程的曲线图。