使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器技术

本发明专利技术实施例公开了一种使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器，包括输入电感、隔离变压器、第一三相全桥整流电路、第二三相全桥整流电路、控制电路、第一直流侧电容、第二直流侧电容、负载、谐波注入电路、钳位二极管，其中，第一和第二三相全桥整流电路串联连接且与负载并联；谐波注入电路由注入变压器、单相全波整流电路和开关管组成，控制电路的采样端与注入变压器的同名端相连，输出端与开关管的栅极相连。本发明专利技术将直流侧无源谐波抑制方法和有源谐波抑制方法结合起来，与不使用谐波注入电路的整流器相比，输入电压THD值由12%降低到2%以下，极大改善了整流器的电能质量。

Series type 48 pulse rectifier using DC side hybrid harmonic suppression method

【技术实现步骤摘要】
使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器
本专利技术涉及电子电力领域，尤其涉及一种使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器。
技术介绍
多脉波整流器是一种大功率电能变换装置，其结构简单，鲁棒性强，但整流器采用二极管整流，由于二极管的强非线性产生大量的谐波污染，降低了整流器的输入、输出电能质量。因此，寻找一种行之有效的方法来抑制多脉波整流器的输入电流、电压谐波，成为当下多脉波整流技术研究的关键。提高多脉波整流器输入、输出电能质量的方法有三种，第一种方法是通过增加移相变压器的输出相数来增加整流桥个数，从而增加整流器的输入电压或电流阶梯数以及负载电压、电流脉波数，提高整流器的输入、输出电能质量，但是，当移相变压器的输出相数超过3时，变压器的结构复杂，设计困难且不对称问题严重；第二种方法是使用交流测滤波器，通过在整流器交流测注入与谐波有效值相等，相位相反的谐波信号来抵消整流器所产生的谐波，但这种方法难以兼顾直流侧电能质量；第三种是使用直流侧谐波抑制方法，包括直流侧无源谐波抑制方法、有源谐波抑制方法以及混合谐波抑制方法，通过向整流器直流侧注入电压或电流谐波来抵消整流器所产生的特定次数谐波，其中，直流侧无源谐波抑制方法不需要开关管和控制电路，电路可靠性高，但谐波抑制能力有限，直流侧有源谐波抑制方法谐波抑制效果显著，但其可靠性低，谐波注入电路损耗大，直流侧混合谐波抑制方法将上述两种方法结合起来，兼顾以上两种方法的优点，可靠性高且损耗较低，是目前多脉波整流技术中最常用的一种方法。申请号为2018104096783，专利技术名称为“使用直流侧混合电压谐波注入法的串联型36脉波整流器”的专利技术专利中，虽然使用直流侧混合电压谐波注入法，但是其谐波抑制效果差，不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器，以提升谐波抑制效果，改善整流器的电能质量。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提出了一种使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器，包括输入电感、隔离变压器、第一三相全桥整流电路、第二三相全桥整流电路、控制电路、第一直流侧电容、第二直流侧电容、负载，输入电感由三个相同大小的电感组成，三个电感的一端分别与三相电压源相连，另一端与隔离变压器的隔离变压器原边绕组相连；隔离变压器的原边绕组采用三角形连接，副边绕组组成星角连接；副边绕组产生两组大小相等，相位相差30°的三相电压；两组副边绕组分别与第一三相全桥整流电路、第二三相全桥整流电路相连；所述串联型48脉波整流器还包括谐波注入电路、钳位二极管，其中，第一三相全桥整流电路和第二三相全桥整流电路串联连接且串联后与负载并联；第一直流侧电容和第二直流侧电容串联连接且串联后与负载并联；谐波注入电路由注入变压器、单相全波整流电路和开关管组成，其中，注入变压器的原边绕组两端分别与两组三相全桥整流电路的中点以及两个直流侧电容的中点连接，副边绕组与单相全波整流电路相连；开关管的集电极与注入变压器的原边绕组连接，发射极与单相全波整流电路的二极管阳极以及钳位二极管的阴极连接；钳位二极管的阳极连接第一三相全桥整流电路与第一直流侧电容之间；控制电路的采样端与注入变压器的同名端相连，输出端与开关管的栅极相连。进一步地，隔离变压器为移相变压器，隔离变压器的原边和副边电气隔离；隔离变压器由三个芯柱组成，每个芯柱上有3个绕组，包括1个原边绕组和2个副边绕组，各绕组相互独立，原边绕组组成三角形联结，副边绕组构成星角联结，产生两组大小相等且相位相差30°的三相电压。进一步地，第一直流侧电容和第二直流侧电容容值相同。进一步地，第一三相全桥整流电路、第二三相全桥整流电路均采用不控整流器件。进一步地，注入变压器由一个芯柱组成，每个芯柱上有一个原边绕组和两个副边绕组。进一步地，注入变压器为单相变压器，其匝比为0.02456。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用隔离变压器副边绕组为星角联结，有效地抑制整流器产生的三次谐波；本专利技术所采用的谐波注入电路由无源谐波注入电路和有源谐波注入电路组成，谐波注入电路有较好的适应性，即使开关管发生故障，无源谐波注入电路仍能工作，对谐波仍有一定的抑制作用；本专利技术所采用的整流桥为二极管整流桥，不需要复杂的控制，可靠性高，适用于大功率场合。附图说明图1是本专利技术实施例的使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器的电路图。图2是本专利技术实施例的隔离变压器的绕组结构图。图3是本专利技术实施例的注入变压器的绕组结构图。图4是本专利技术实施例的谐波注入电路工作模态I的电路图。图5是本专利技术实施例的谐波注入电路工作模态II的电路图。图6是本专利技术实施例的谐波注入电路工作模态III的电路图。图7是本专利技术实施例的谐波注入电路工作模态IV的电路图。图8是本专利技术实施例的使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器的工作波形。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术实施例中若有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。请参照图1，本专利技术实施例的使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器包括输入电感1、隔离变压器2、第一三相全桥整流电路3、第二三相全桥整流电路4、谐波注入电路5、钳位二极管6、控制电路7、第一直流侧电容8、第二直流侧电容9、负载10。输入电感1由三个相同大小的电感组成，左端分别与三相电压源相连，右端与隔离变压器原边绕组相连，输入电源等效为三相平衡的电流源。隔离变压器2作为移相变压器，原边绕组采用三角形连接，副边绕组组成星角连接，副边绕组产生两组大小相等，相位相差30°的三相电压，原边绕组与输入电感相连，两组副边绕组分别与第一三相全桥整流电路3、第二三相全桥整流电路4相连。第一三相全桥整流电路的3和第二三相全桥整流电路4串联连接，第一直流侧电容8和第二直流侧电容9串联，第一三相全桥整流电路的3和第二三相全桥整流电路4、第一直流侧电容8和第二直流侧电容9以及负载10相并联连接，输出电压变为两倍。第一三相全桥整流电路、第二三相全桥整流电路均采用不控整流器件，可靠性高。第一直流侧电容8和第二直流侧电容9大小相等，整流器输出电压经电容滤波后为直流。第一直流侧电容8上端与第一三相全桥整流电路3的输出端正极和负载10的正极相连，下端与第二直流侧电容9的上端连接。第二直流侧电容9的下端与第二三相全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器，包括输入电感、隔离变压器、第一三相全桥整流电路、第二三相全桥整流电路、控制电路、第一直流侧电容、第二直流侧电容、负载，输入电感由三个相同大小的电感组成，三个电感的一端分别与三相电压源相连，另一端与隔离变压器的隔离变压器原边绕组相连；隔离变压器的原边绕组采用三角形连接，副边绕组组成星角连接；副边绕组产生两组大小相等，相位相差30°的三相电压；两组副边绕组分别与第一三相全桥整流电路、第二三相全桥整流电路相连；其特征在于，所述串联型48脉波整流器还包括谐波注入电路、钳位二极管，其中，第一三相全桥整流电路和第二三相全桥整流电路串联连接且串联后与负载并联；第一直流侧电容和第二直流侧电容串联连接且串联后与负载并联；谐波注入电路由注入变压器、单相全波整流电路和开关管组成，其中，注入变压器的原边绕组两端分别与两组三相全桥整流电路的中点以及两个直流侧电容的中点连接，副边绕组与单相全波整流电路相连；开关管的集电极与注入变压器的原边绕组连接，发射极与单相全波整流电路的二极管阳极以及钳位二极管的阴极连接；钳位二极管的阳极连接第一三相全桥整流电路与第一直流侧电容之间；控制电路的采样端与注入变压器的同名端相连，输出端与开关管的栅极相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种使用直流侧混合谐波抑制方法的串联型48脉波整流器，包括输入电感、隔离变压器、第一三相全桥整流电路、第二三相全桥整流电路、控制电路、第一直流侧电容、第二直流侧电容、负载，输入电感由三个相同大小的电感组成，三个电感的一端分别与三相电压源相连，另一端与隔离变压器的隔离变压器原边绕组相连；隔离变压器的原边绕组采用三角形连接，副边绕组组成星角连接；副边绕组产生两组大小相等，相位相差30°的三相电压；两组副边绕组分别与第一三相全桥整流电路、第二三相全桥整流电路相连；其特征在于，所述串联型48脉波整流器还包括谐波注入电路、钳位二极管，其中，第一三相全桥整流电路和第二三相全桥整流电路串联连接且串联后与负载并联；第一直流侧电容和第二直流侧电容串联连接且串联后与负载并联；谐波注入电路由注入变压器、单相全波整流电路和开关管组成，其中，注入变压器的原边绕组两端分别与两组三相全桥整流电路的中点以及两个直流侧电容的中点连接，副边绕组与单相全波整流电路相连；开关管的集电极与注入变压器的原边绕组连接，发射极与单相全波整流电路的二极管阳极以及钳位二极管的阴极连接；钳位二极管的阳极连接第一三相全桥整流电路与第一直流侧电容之间；控制电路的采样端与注入变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清媛，丁永强，
申请(专利权)人：深圳格瑞特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44