[发明专利]一种18脉波整流系统谐波抑制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种整流系统谐波抑制系统及方法，特别是一种18脉波整流系统谐波抑制系统及方法。

背景技术

随着工业技术的发展，电力电子器件广泛应用于大功率整流行业中，但是其整流系统中含有大量的非线性电力负载，给电网带来了大量的谐波污染，引起了一系列的问题：(1)谐波中的某些成分可能会引起电力系统局部并联谐振，使得谐波含量放大，造成电容器的损坏；(2)大量的谐波和无功功率占用了系统很多的容量，同时也增加了电力在传输过程中的损耗，造成系统成本的增加；(3)对系统外部，谐波将发射大功率的相应频率的电磁波，对电子设备和通信设备造成严重的干扰；(4)谐波使电能的产生、传输和利用效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁；(5)谐波使电网电气环境恶化，还有可能引起自动装置和继电保护装置误动作，使电能计量装置出现错误，引发不必要的麻烦。

在多脉波整流系统中抑制系统谐波的方法主要有两种，一种是通过给系统装设谐波补偿装置来补偿系统产生的谐波，另一种是对多脉波整流器采用多脉波整流技术。通过给系统装设谐波补偿装置，该种方法对各种谐波源产生的谐波都有良好的作用，例如装设有源或无源的滤波装置来补偿或者消除谐波源产生的谐波。但是多脉波整流器通常应用于高压大功率的场合，且滤波器的功率等级与多脉波整流系统的功率等级相差不大，那么选择这种谐波抑制的方法不仅会增加系统的成本，加大了系统的损耗，同时增加了功率器件的数量，造成系统的稳定性降低，另外这种谐波抑制的方法是被动型的，是在谐波源产生谐波以后才开始抑制谐波的，这个时候谐波已经对系统造成了一定的影响。另一种方法，对多脉波整流器采用多脉波整流技术，该种方法分为两类，一种是增加系统脉波数，从而减小系统谐波，但是增加脉波数会增加整流变压器制造难度，使体积增大，价格变高；另一种是对系统电路的基础上进行改造，在直流侧进行电流调制，从而改善输入电流波形，使其接近正弦波，抑制网侧电流谐波。该种方法相对于脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)技术，具有结构简单，价格低廉，可靠性高等优点，已广泛应用于飞机整流器和高压直流输电等大功率整流系统中。

传统的18脉冲整流方式可以在输入电流中消除5、7、11、13次谐波，但其输入电流的总谐波失真(Total Harmonic distortion，THD)为9.78％，谐波污染仍然较大，不能满足绿色能源的要求。

发明内容

本发明的目的是要提供一种18脉波整流系统谐波抑制系统及方法，解决传统的18脉波整流系统在交流侧采用有源滤波器补偿谐波电流使得系统体积和容量增大的问题。

本发明的目的是这样实现的：18脉波整流在直流侧进行谐波抑制包括系统和方法；所述的谐波抑制系统包括：18脉波整流变压器，3个三相二极管不控整流桥，3个高频变压器，3个直流电感，3组电压型单相逆变电路，电压传感器A、电压传感器B、电压传感器C、电压传感器D和电流传感器E，控制电路和驱动电路；

18脉波整流变压器输入端接电网，18脉波整流变压器的3组输出端分别与3个三相二极管不控整流桥输入端相连，3个三相二极管不控整流桥的输出端并联接负载；电压型单相逆变电路直流侧与系统负载并联，输出端通过高频变压器耦合到主电路上；电压传感器A、电压传感器B和电压传感器C分别采样3个三相二极管整流桥的输出电压，电压传感器D和电流传感器E采样系统负载侧电压和电流，电压传感器A、电压传感器B、电压传感器C、电压传感器D和电流传感器E采样的结果输入到控制电路输入端，控制电路输出端与驱动电路的输入端相连，驱动电路输出PWM脉冲给单相逆变电路的开关器件。

二极管整流桥输出电压传感器与负载侧电压传感器输出侧接控制电路，得出输出电压交流分量；负载侧电流传感器输出侧与控制电路相连接，与定义的交流方波信号相乘，得到交流辅助方波电压；控制电路将两者相加得到单相逆变器调制信号，与三角载波信号比较得到PWM驱动信号，并将PWM驱动信号发送给驱动电路；驱动电路将接受到的PWM驱动信号进行功率放大后输出给电压型单相逆变电路；电压型单相逆变电路直流侧与系统负载侧并联，输出侧通过高频变压器将交流辅助方波电压耦合到直流电感上，从而改变直流侧电流波形为线性上升或线性下降，达到抑制整流变压器网侧电流谐波的目的。