本实用新型专利技术公开了一种单相PWM整流器消除二次纹波电路，包括交流侧、变换器和直流侧，所述交流侧通过电感与变换器连接，变换器的另一侧与直流侧连接，在交流侧输入端和直流侧负极端连接有电容C2，在交流侧输入端和直流侧正极端连接有电容C1。本实用新型专利技术提供的电路相比于原有的H桥变换器，将交流侧滤波电感一分为二，并加入电容桥臂，既用于吸收二次纹波功率，又起到直流母线电压直撑的作用，从而既达到消减直流侧二次纹波，又替代原有直流侧大电容的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种单相PWM整流器消除二次纹波电路
本技术涉及一种单相PWM整流器消除二次纹波电路。
技术介绍
在中小功率场合，单相PWM整流器得到非常广泛的应用。现有应用最广的PWM整 流器为图1所示Η桥变换器，但当交流侧电压为交流，输入电流为同频率的交流时，直流侧 会产生二次纹波，该纹波会对直流侧电能质量，系统的稳定性，以及直流侧设备的使用寿命 等都会造成不利的影响。传统的解决方法为在直流侧并联非常大电容C d。，用来抑制二次纹 波，但此方法会导致整个变换器的体积增大，造价上升，系统的功率密度大大降低。并且，该 方法只能抑制并不能消除直流侧的二次纹波，当直流侧电压较高或对直流侧电压精度要 求较高时，整个变换器的体积和造价更会大幅上升。 对此，文献与技术对上述Η桥变换电路提出改进措施，例如，在期刊《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》1997 年，第 44 卷，第 4 期，第 447 至 455 页 中刊登A Unity Power Factor PWM Rectifier with DC Ripple Compensation 一文（作者 Toshihisa Shimizu等）提出在H桥变换器直流侧附加一组开关管桥臂，将二次纹波能量存 储于交流侧滤波电容；期刊《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATI0NS》2000 年，第 36 卷，第5期，第 1419至 1429页中刊登DC Ripple Current Reduction on a Single-Phase PWM Voltage-Source Rectifier一文(作者Toshihisa Shimizu等）提出在H桥变换器直流侧附 加一组开关管桥臂，并将二纹波能量存储于附加电感中。专利号为CA02732525的加拿大专 利提出一种消减直流侧二次纹波的方法，在Η桥变换器直流侧并联双向斩波电路，可以将 此二次纹波功率存储于附加电容中；在国际会议《Applied Power Electronics Conference and Exposition2014》的会议论文集中的第 96-102 页刊登Decoupling of Fluctuating Power in Single-Phase Systems Through a Symmetrical Half-Bridge Circuit，'一文（作者 Yi Tang等)提出在H桥变换器直流侧附加一组开关桥臂，一个电感和一个电容桥臂，将二次 纹波功率存储于电容桥臂之中，如图2所示。 上述四种方法均为在不改变原有Η桥变换电路的基础上，在变换器直流侧附加开 关管，并且加入储能设备，通过控制附加开关管从而使二次纹波功率存储于储能设备中，它 们均可以减小变换器的直流侧电容c d。，使系统的功率密度升高，体积降低。但以上四种方 法均需要额外附加两个开关管，大大增加了变换器的成本与系统出故障的概率，且由于附 加开关管存在开关损耗与导通损耗，从而大大降低了变换器的效率。 在专利号为CN201210545899. 6的申请文件中提出一种只使用四个开关管的PWM 整流电路二次纹波消除电路，但该电路的直流电压利用率较低，即直流侧电压需要大大高 于交流侧电压的峰值，因此大大减小了其可应用的范围，并对变换器的效率也会产生不利 影响。
技术实现思路
本技术为了解决上述问题，提出了一种单相PWM整流器消除二次纹波电路， 它具有用电容来吸收二次纹波功率，从而达到消减直流侧二次纹波的优点。 为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案： -种单相PWM整流器消除二次纹波电路，包括交流侧、变换器和直流侧，所述交流 侧通过电感与变换器连接，变换器的另一侧与直流侧连接，在交流侧输入端和直流侧负极 端连接有电容c 2，在交流侧输入端和直流侧正极端连接有电容q。 所述交流侧分为第一交流端和第二交流端，所述变换器包括并联的A相桥臂、B相 桥臂和电容桥臂，第一交流端通过电感L2与变换器的A相桥臂连接，第二交流端与电容桥 臂连接，电容桥臂通过电感L1与B相桥臂连接。 所述A相桥臂由串联的开关管S1和开关管S2组成，B相桥臂由串联的开关管S3 和开关管S4组成，电容桥臂由串联的电容C1和电容C2组成，开关管S1和开关管S2的连 接点与电感L2连接，开关管S3和开关管S4的连接点与电感L1连接，电容C1和电容C2的 连接点与电感L1和第二交流端的连接点相连。 所述开关管S1、开关管S2、开关管S3和开关管S4为场效应管或绝缘栅晶体管。 本技术的有益效果为： 本技术提供的电路相比于传统的Η桥变换电路，加入电容桥臂，既用于吸收 二次纹波功率，又起到直流母线电压直撑的作用，从而既达到消减直流侧二次纹波，又替代 原有直流侧大电容的目的。 与图1所示的Η桥变换电路相比，本技术虽然需要一个电容桥臂，但所需电容 C1与C2值之和远小于原有Η桥变换电路所需直流侧电容的值，且所需电容C1与C2的耐压 值也小于Η桥变换电路直流侧电容，这样就会大大减少变换器中电容的使用，使整个变换 器的体积大大减小，造价大大下降；不仅如此，本技术还可以消减直流侧的二次纹波， 消减原有二次纹波对直流侧设备的影响，尤其在直流侧电压较高或对直流侧电压精度要求 较高时，本技术在体积，造价以及功率密度等方面优势更加明显。 与图2所示电路相比，本技术同样实现了将二次纹波功率存储于储能元件中 的功能，消减了直流的二次纹波，在具有图2电路的功率密度高，体积小等优点的同时，相 比于图2电路，本技术还具有以下优点： a.本技术节省两个开关管。由于每个开关管都需要驱动、保护、缓冲电路和散 热装置等一系列辅助电路或器件，这些装置以及开关管本身都会占用体积，产生损耗，增加 系统故障概率，并且开关管工作时会产生导通与开关损耗，开关管的损耗是电力电子变换 器中最主要的损耗，因此节省了开关管可使变换器的损耗大大下降，造价大大下降，体积减 小，稳定性也会增加。 b.本技术将原有Η桥变换器交流侧滤波电感一分为二，即分为L1与L2两个 电感，由于两个电感都起到滤除交流侧开关纹波的功能。因此相比于图1所示Η桥变换电 路，本技术无需附加电感，即相比于图2所示电路，本技术节省一个附加电感。 相比于图3所示电路，本技术同样采用了四个开关管就可以实现将二次纹波 功率存储于储能元件的功能，在具有图3电路的高效率，低造价的同时，还具有以下优点： a.本技术还节约了直流侧电容Cd。，从而进一步减小了变换器中电容的使用。 b.本技术可以大幅增加变换器直流电压利用率，即直流电压值不再需要大幅 高于交流电压的峰值，从而本技术的变换器具有更广的应用范围，并具有更高的效率。 相比于图1所示Η桥变换电路，本技术用电容桥臂替代了直流侧电容，用以 吸收二次纹波功率，从而可达到消减直流侧二次纹波的目的。本技术减小了图1所示 Η桥变换电路直流侧电容值，降低了变换器的体积与造价，对直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单相PWM整流器消除二次纹波电路，其特征是：包括交流侧、变换器和直流侧，所述交流侧通过电感与变换器连接，变换器的另一侧与直流侧连接，在交流侧输入端和直流侧负极端连接有电容C2，在交流侧输入端和直流侧正极端连接有电容C1。
【技术特征摘要】
1. 一种单相PWM整流器消除二次纹波电路，其特征是：包括交流侧、变换器和直流侧， 所述交流侧通过电感与变换器连接，变换器的另一侧与直流侧连接，在交流侧输入端和直 流侧负极端连接有电容C 2，在交流侧输入端和直流侧正极端连接有电容q。2. 如权利要求1所述的一种单相PWM整流器消除二次纹波电路，其特征是：所述交流 侧分为第一交流端和第二交流端，所述变换器包括并联的A相桥臂、B相桥臂和电容桥臂， 第一交流端通过电感L2与变换器的A相桥臂连接，第二交流端与电容桥臂连接，电容桥臂 通过电感L1与B相桥臂连接。3....
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，漆文龙，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37
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