本发明专利技术涉及一种融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器，属于电力电子设备领域。它包括移相变压器1、三相桥式整流电路2、三相桥式整流电路3、平衡电抗器4、开关逆变电路5、单相整流桥6、高频变压器7、控制器8和电感9。其特点是：通过开关逆变器和高频变压器作用在平衡电抗器上注入三角波电流，使移相变压器输入端电流波形更接近正弦，有利于提高整个设备的功率因数和保证公用电网的“洁净”。稳压电路包括开关逆变电路、单相整流桥和高频变压器，使该变压整流器在不同负载下，有稳定的输出电压，有利于提高系统的负载能力。采用本发明专利技术的变压整流器，与采用独立的稳压电路与谐波注入电路的变压整流器相比，减少了元器件数量，降低了系统复杂度，具备输入电流谐波低、输出电压稳定精度高等优点，适合应用于航空工业和国民生产的中大功率整流场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器，尤其是涉及一种输出电压可调、低输入电流谐波应用场合的变压整流器。属电力电子设备领域技术。
技术介绍
变压整流器在航空航天、电解电镀、轨道交通、风力发电等需要中大功率整流变换场合得到广泛应用。变压整流器一般由移相变压器、多个三相全桥整流电路和平衡电抗器等组成。通过移相变压器，使多个三相全桥整流电路的输入电流错开一定相位叠加，从而使输入侧电流更接近正弦波，达到降低输入电流谐波含量的目的。各整流电路可通过平衡电抗器并联输出或直接串联输出，得到与脉波数对应纹波的直流输出电压，其电压大小随输入侧电压的变化而变化，一般无稳压功能。按脉波数分有6、12、18、M等多次脉波变压整流器，随着脉波数的增多，输入电流谐波相应降低，但同时电路复杂程度也相应增加。随着变压整流器越来越广泛的应用，很多场合对整流器输入输出性能的要求也越来越高。希望变压整流器具有较小的输入电流谐波，且能实现稳压功能。对于输入电流谐波的减小，一般是在输入端接滤波环节或者增加变压整流器的脉波数，输入端接滤波环节将大幅增加变压整流器体积且效果也不十分理想，而增加脉波数会使主电路和变压器结构变得复杂且增加了成本。采用谐波注入的方法，可以有效的减小输入电流谐波。对于输出电压的稳定，基本思路是串入一个可调的电压源，作为变压整流器的后级电路。但当要求同时实现以上两个功能时，如果直接在传统变压整流器中加入谐波注入电路和稳压电路，势必会大幅增加元器件数，而且谐波注入电路需要辅助源，这使得电路复杂度增加，体积重量增加，可靠性降低。因此，需要寻求一种能同时实现稳压与谐波注入双重功能，又能在一定程度上简化电路结构以及减小元器件数量，具有高可靠性的新型变压整流器。
技术实现思路
1、专利技术目的本专利技术的目的在于克服现有技术不足而提供一种融合输出稳压和通过谐波注入方法减小输入电流谐波含量双重功能的变压整流器装置，解决传统变压整流器因直接增加稳压电路与谐波注入电路所带来的电路复杂程度、体积重量大大增加和可靠性降低的缺点ο2、技术方案为达到上述的专利技术目的，本专利技术的融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器主电路包括移相变压器、两个三相全桥整流电路、稳压电路以及谐波注入电路。所述谐波注入电路由开关逆变电路、高频变压器、平衡电抗器和电感组成，所述稳压电路由开关逆变电路、高频变压器和单相整流桥组成。其中，稳压电路和谐波注入电路共同包括开关逆变电路和高频变压器。对于谐波注入电路，采用电流滞环控制技术控制谐波注入电路中的电流波形为三角波，通过整流器与移相变压器的作用，使不同相位关系的三角波按一定比例叠加得到移相变压器输入端电流，其波形更加接近正弦波，谐波含量大为减小，以达到降低输入电流THD的目的；对于稳压电路，因为实现了电流滞环控制，控制器将会产生一系列驱动信号驱动开关逆变电路的功率开关管，在高频变压器的原边将会产生一系列正负交替的电压方波，为实现稳压功能，采用分级调压的方法，此方法降低了单相整流桥的开关频率，减少了开关损耗，而且控制简单、可行、精度高。在本专利技术中，当稳压和谐波注入电路出现故障时，可使该融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器作传统变压整流器方式运行，因此有一定的冗余能力，提高了可靠性。本专利技术的融合稳压与谐波注入双重功能变压整流器，通过对稳压电路与谐波注入电路的融合，并采用分级调压控制方法，在实现谐波注入功能下，同时实现稳压功能，使得变压整流器在不增加脉波数的前提下，便可实现输入电流谐波含量大大减少，提高了输入端的功率因数，同时也使输出电压在不同负载时，都能稳定在某一预定目标电压值，提高变压整流器的负载能力。3、有益效果本专利技术的融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器是一种涉及航空航天、电解电镀、轨道交通、风力发电等其它中大功率应用的变压整流器，有以下优点(1)在不增加变压整流器脉波数的情况下，减小了变压整流器输入电流的谐波含量，提高输入端的功率因数，从而减小输入滤波器体积，并可减小公用电网中因谐波流动带来的危害；(2)通过稳压电路的作用使输出电压在不同负载情况下，都能有稳定的电压输出，提高系统的负载能力；(3)稳压与低谐波注入两种功能在一个融合的简化电路中同时实现，电路结构更为简单、元器件数更少，复杂度降低，可靠性增加；(4)稳压功能是采用分级调压方式来实现的， 这种调压方式是粗调与微调的结合，避免了占空比变化范围的限制，而且在实现稳压精度的条件下，降低了整流桥的开关频率，减少开关损耗，在一定程度上可提高系统效率。附图说明图1是本专利技术的主电路结构框图。图2是本专利技术的主电路部分拓扑结构示意图。图3是本专利技术的谐波注入的等效电路拓扑结构示意图。图4是本专利技术中谐波注入电路的电流滞环控制工作状态波形示意图。图5是本专利技术中稳压电路的分级调压方式波形示意图。图1中移相变压器1的输入端U、V、W接入三相交流电源，图中2与3为两组规格相同的三相全桥整流电路；图2中平衡电抗器4的输入端电压Udl与Ud2分别为三相全桥整流电路2和3的输出电压，Np与Nx分别为平衡电抗器的原边与副边匝数，高频变压器 7中队、N2和N3分别为高频变压器原边和两个副边绕组的匝数，C1与C2分别为平衡电抗器输出和调压后最终输出的滤波电容，U0为最终输出电压；图3中 · N3ZiN1为电容C1两端电压Ua在高频变压器副边绕组N3上的等效折算电压值；图4中(a)为电流滞环控制的波形图，(b)为高频变压器副边绕组N3上的波形图，(c)为运用面积等效定理得出的高频变压器副边绕组N3上的等效波形；图5中(a)为高频变压器的副边绕组队上的等效波形，(b) 为单相整流桥开关管驱动信号1分频时单相整流桥的输出电压Uri波形图，(c)为单相整流桥开关管驱动信号2分频时单相整流桥的输出电压Urf波形图。 具体实施例方式以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。本实例以输入三相115V/400HZ交流电，12脉波变压整流器为例进行说明。融合稳压与谐波注入双重功能变压整流器的主电路结构框图如图1所示，其特征在于其电路结构由移相变压器1、三相全桥整流电路2、三相全桥整流电路3、平衡电抗器4、开关逆变电路 5、单相整流桥6、高频变压器7、控制器8和电感9组成。移相变压器1是移相30°的变压器，其输入端接入三相115V/400HZ的交流电，两路三相输出相位相差30°，分别接入三相全桥整流电路2和3，两个三相全桥整流电路经过平衡电抗器4并联连接，在平衡电抗器的输出端并联接入开关逆变电路5。开关逆变电路5由四个开关管Ql Q4与四个二极管组成，开关管Ql与开关管Q3顺向串联构成一个桥臂，开关管Q2与开关管Q4顺向串联构成另一个桥臂，两条桥臂同方向并联构成一个桥式电路，在Ql与Q3连接处和Q2与Q4连接处分别引出输出线。对于二极管的接法，每个二极管对应一个开关管，与开关管反向并联连接， 为稳压电路提供能量回馈通道。开关逆变电路5的输出接高频变压器7的原边绕组，高频变压器的第二个副边绕组通过电感9与平衡电抗器4的副边相连，第一个副边绕组直接与单相整流桥6相连接。单相整流桥6是由四个开关管Q5 Q8组成，开关管Q5与Q6顺向串联组成一个桥臂，开关管Q7与Q8顺向串联组成另一个桥臂，两个桥臂本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种融合稳压与谐波注入双重功能的变压整流器，其特征在于包括移相变压器、两个三相全桥整流电路、稳压电路以及谐波注入电路。所述谐波注入电路由开关逆变电路、高频变压器、平衡电抗器和电感组成，采用电流滞环控制策略实现谐波注入功能；所述稳压电路由开关逆变电路、高频变压器和单相整流桥组成，采用分级调压方式实现其调压功能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：文教普，秦海鸿，严仰光，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84
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