[发明专利]一种采用直流侧电流注入法的低谐波12脉波整流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用直流侧电流注入法的低谐波12脉波整流器，属于电力电子技术领域。

背景技术

AC/DC变换系统（整流器）是应用最为广泛、数量最多、装机容量最大的一类电力电子能量变换装置，在工农业生产中已经得到了广泛的应用。但整流装置的强非线性使整流器输入电流中含有大量谐波。因此，有效抑制整流器产生的谐波，将总谐波畸变率控制在允许范围内，成为电力电子技术研究的重要课题。

在大功率整流器中，随着电压、电流功率等级的加大，谐波污染对电网的污染会进一步加大。多脉波整流技术是大功率整流技术中抑制谐波的一种主要方法。传统的多脉波整流器使用隔离变压器对多个整流桥进行移相多重联结，使一个整流桥产生的谐波可以被其他整流桥产生的谐波所抵消，达到抑制输入电流谐波，提高功率因数的目的。在大量多脉波整流器拓扑中，12脉波整流器是结构最简单、功率密度最高的整流器。但是，12脉波整流器的输入电流THD值约为15%，这远大于电网对接入整流器的谐波要求。为了抑制12脉波整流器中电流谐波，本发明提出了一种采用直流侧电流注入法的低谐波12脉波整流器。

发明内容

为了改善12脉波整流器的谐波抑制能力，本发明提出了一种采用直流侧电流注入法的低谐波12脉波整流器。直流侧电流注入法使用单相全桥逆变器来实现，单相全桥逆变器接在平衡电抗器的两端，通过DSP控制器控制单相全桥逆变电路中IGBT的导通和关断，向平衡电抗器注入电流，改变两个整流桥的输出电流，进而达到抑制交流测输入电流谐波的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：采用直流侧电流注入法的12脉波整流器，包括：星形联结自耦变压器，整流桥，零序电流抑制器，平衡电抗器，单相全桥逆变电路，DSP控制器。

星形联结自耦变压器为移相变压器，其输入端接三相交流电压，输出两组存在30°相位差的三相电压，对两组整流桥供电；两组三相整流桥采取并联方式，使输出电流加倍；整流桥的输出端与零序电流抑制器相连，由于零序电流抑制器对三倍频电流有高阻性，可以确保两组整流桥的每个二极管导通120°；零序电流抑制器后接平衡电抗器，平衡电抗器可以吸收两整流桥输出电压的瞬时差，确保两整流桥独立并联工作；单相全桥逆变器接在平衡电抗器的两端，DSP控制器通过控制全桥逆变电路中IGBT的导通和关断，向平衡电抗器注入补偿电流，以提高交流侧电能质量，使12脉波整流器输入电流波形趋于正弦；负载的一端与平衡电抗器的输出相连接，另一端与并联桥式整流电路相连接。

本发明的优点为：采用星形联结自耦变压器作为移相变压器，可以大幅度减少系统的体积和成本，提高功率密度；单相全桥逆变器直接接在平衡电抗器的两端，结构简单，易于实现。因此，本发明在有效抑制12脉波整流器输入电流谐波的同时，有效减少了系统的体积和成本，提高了功率密度。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图。

图2为本发明所采用的星形联结变压器绕组结构图。

图1至图2中i_a、i_b、i_c为三相输入电流，i₁、i₂、i₃为自耦变压器输入绕组电流，i_a1、i_b1、i_c1、i_a2、i_b2、i_c2为自耦变压器输出绕组电流，也即三相全桥整流电路的输入电流，i_d1、i_d2为平衡电抗器的输入电流，i_x1、i_x2为注入平衡电抗器的补偿电流，I_d为负载电流，u_d1、u_d2为两整流桥输出电压，u_m为平衡电抗器两端的电压，v_dc为全桥逆变电路中的电压源，N_Y为自耦变压器输入绕组匝数，N_q为输出绕组匝数。

具体实施方式