[实用新型]谐波注入AC/DC电源

说明书

本实用新型属于一种直流电源，特别适用于中、大功率直流供电。

目前广泛应用的AC/DC电源主要有三相桥式整流电源和双反星型整流电源两种方式，前者适合于高压直流供电，而后者适合于低压大电流直流供电，这两种AC/DC电源从交流电网吸收非正弦电流，即要求电网不仅供给系统基波电流，还要求电网供给系统谐波电流，其电流总的谐波畸变百分比为31.1％，经过变压器裂相和桥式(或双反星型)整流电路相结合，可实现多重化，达到减小谐波畸变百分比的目的，但多重化技术要求复杂的变压器结构和复杂的触发控制系统，且成本高、结构复杂，这就大大限制了其在工业生产中的应用。

本实用新型的主要目的是提供一种采用谐波注入技术方案的AC/DC电源，它从交流电网吸收近似正弦电流，其谐波畸变百分比大小取决于注入谐波的特征，可实现总谐波畸变百分比小于5％或2％，直到低于1％。

本实用新型的另一个目的是提供一种谐波分量低，输出直流电压、电流可控，成本低，易于实现的中大功率的直流电源。

本实用新型的目的是这样实现的：从六相整流变压器的副边注入一对称阶梯电流，其谐波正好抵消要求被抵消的那部分低频谐波电流，使变压器原边吸收的电流达到近似正弦电流，使交流侧谐波畸变百分比达到预定值；直流侧对整流电压的交流分量进行整流，叠加到六相整流电压上，使系统输出直流电压纹波频率高、幅值小，具有多相整流的效果。

本实用新型在双反星型整流电路的基础上，将平衡电抗器改为一m抽头平衡电抗器，其两端分别连接正组可控硅桥和反组可控硅桥的输出，抽头分别连接反馈可控硅桥上的可控硅，m抽头平衡电抗器和反馈可控硅桥构成谐波注入装置，该反馈可控硅桥工作在自然换相状态，无需再增加强迫换相装置，这种结构较裂相式电路大大简化，且成本低、易于实现大功率装置，控制电路根据检测电路检测来的负载电流、电压信号对上述三组桥上的可控硅进行控制，使输出连续、平稳、可调。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及附图给出。

图1是谐波注入AC/DC电源装置的电气原理图。

图2是谐波注入AC/DC电源装置的正、反两组可控硅桥及反馈可控硅桥上的可控硅导通顺序图。

图3是谐波注入AC/DC电源装置的控制电路方框图。

该装置包括一个六相整流变压器[1]，其原边接成△型或Y型，副边为两个绕组，均接成Y型，但同名端相反；正组可控硅桥[4]的可控硅接于变压器正组，反组可控硅桥[5]的可控硅接于变压器反组，正、反两组可控硅桥上的可控硅的另一端分别相连接后作为该桥的输出，m抽头平衡电抗器[2]的两端分别接于正组可控硅桥[4]和反组可控硅桥[5]的输出。反馈可控硅桥[3]的可控硅分别接于m抽头平衡电抗器[2]的抽头，反馈可控硅桥[3]上可控硅的另一端相连接后作为整个直流电源的输出。

正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]和反馈可控硅桥[3]上的可控硅的导通顺序相互严格遵守；如图2所示；正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]上的可控硅每隔60°顺序触发scr1、scr2、scr3、scr4、scr5、scr6，依次循环；在正组可控硅桥上[4]scr1和反组可控硅桥[5]上scr6导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscrm…Fscr1；在正组可控硅桥上[4]scr1和反组可控硅桥[5]上scr2导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscr1…Fscrm；在正组可控硅桥上[4]scr3和反组可控硅桥[5]上scr2导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscrm…Fscr1；在正组可控硅桥上[4]scr3和反组可控硅桥[5]上scr4导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscr1…Fscrm；在正组可控硅桥上[4]scr5和反组可控硅桥[5]上scr4导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscrm…Fscr1；在正组可控硅桥上[4]scr5和反组可控硅桥[5]上scr6导通区间，每隔60°/m，依次触发反馈可控硅桥[3]上的可控硅Fscr1…Fscrm。

正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]和反馈可控硅桥[3]上的可控硅的导通时刻由控制电路[6]来控制，即导通角α受控制电路[6]控制；控制电路[6]根据检测电路[7]检测来的负载电流、电压信号对上述三组桥上的可控硅进行控制的；检测电路[7]可采用通用的霍尔元件对该电源提供给负载的电压、电流进行检测，将所测得的信号反馈回路[9]送给MCS-96系列单片机[12]，与给定电路[8]提供的设定信号进行比较，由MCS-96系列单片机[12]计算出控制角a的位置，基准电源[13]是为MCS-96系列单片机[12]的A/D通道提供标准的5V直流参考电源的，同步电路[11]的输出送给MCS-96系列单片机[12]作为三相交流电源和触发电路的同步信号，以便与主电路(如图1所示)匹配；MCS-96系列单片机[12]产生的脉冲信号送给脉冲分配阵列1[17]和脉冲分配阵列2[18]，同时MCS-96系列单片机[12]通过地址译码与控制[15]控制脉冲分配阵列1[17]和脉冲分配阵列2[18]以及单稳态触发器1[14]和单稳态触发器2[16]确定所输出的脉冲及其宽度，将此脉冲加于驱动与隔离电路[19]，其输出触发正组可控硅桥[4]、反组可控硅桥[5]和反馈可控硅桥[3]上的可控硅，从而调整加在负载上的电压和电流。