[发明专利]双向PWM斩波式无谐波整流装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统和电子设备中的整流装置，具体涉及一种双向PWM斩波式无谐波整流装置。

背景技术

整流装置是电力系统和电子设备中最基本的组成设备，在输电系统中起着十分重要得作用。常规整流装置采用二极管构造半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流电路将交流电压变换成直流电压，然后用电容器滤除纹波后输出。这种常规整流装置具有电路简单、成本低和效率高的优点。但是，由于常规整流装置中的整流二极管只有在输入交流电压瞬时值超过直流输出端滤波电容上的电压时才能导通向滤波电容及负载供电，否则，整流二极管截止不向滤波电容及负载供电，这就造成了输入交流电流断续、谐波和无功损失，通常谐波高达基波分量的1.1-1.4倍，线路功率因数为0.5-0.65。目前，依然大量使用常规整流装置，严重影响了供电网络的运行质量。

发明内容

技术问题：本发明要解决常规整流装置的输入交流电流断续、谐波和无功损失等缺陷，提供一种输入交流电流连续、无谐波、无无功损失、输出电压恒定的一种斩波式无谐波整流装置。

技术方案：本发明一种双向PWM斩波式无谐波整流装置，采用先将输入交流电压U_i斩波成包络瞬时值为U_i的双向PWM脉冲，再整流和滤波的技术方案，降低了直流输出端滤波电容U_o上的电压，使整流二极管几乎全导通、输入交流电流连续，基本抑制谐波和无功损失。与此同时，本发明一种双向PWM斩波式无谐波整流装置采用负反馈控制直流输出电压U_o，使直流输出电压U_o恒定。

本发明提出属于一个总发明构思的二项相互关联的技术方案，用于低交流电压（小于50V）输入时，即可以采用方案一，亦可采用方案二；用于高交流电压（大于50V）输入时，采用方案二。

第一项一种双向PWM斩波式无谐波整流装置方案，其特征是由双向PWM斩波开关1、恒压控制器2、整流桥4和滤波电容器5组成，交流输入电源U_i的一端与双向PWM斩波开关1的f端相连接，交流输入电源U_i的另一端与整流桥4的AC2端相连接，双向PWM斩波开关1的g端与整流桥4的AC1端相连接，整流桥4的DC1+端与滤波电容器5的一端以及恒压控制器2的反馈输入U_f一端相连接为直流输出U_o的一端，整流桥4的DC1-端与滤波电容器5的另一端以及恒压控制器2的反馈输入U_f另一端相连接为直流输出U_o的另一端，恒压控制器2的控制输出U_k一端与双向PWM斩波开关1的h端相连接，恒压控制器2的控制输出U_k另一端与双向PWM斩波开关1的i端相连接。

第二项一种双向PWM斩波式无谐波整流装置增设隔离变压器方案，其特征是由带续流双向PWM斩波开关6、恒压控制器2、整流桥4、滤波电容器5和隔离变压器3组成。交流输入电源U_i的一端与带续流双向PWM斩波开关6的a端相连接，带续流双向PWM斩波开关6的b端与隔离变压器3的初级绕组T_i的一端相连接，交流输入电源U_i的另一端与带续流双向PWM斩波开关6的c端以及隔离变压器3的初级绕组T_i的另一端相连接，隔离变压器3的次级绕组T_o的一端与整流桥4的AC1端相连接，隔离变压器3的次级绕组T_o的另一端与整流桥4的AC2端相连接，整流桥4的DC1+端与滤波电容器5的一端以及恒压控制器2的反馈输入U_f一端相连接为直流输出U_o的一端，整流桥4的DC1-端与滤波电容器5的另一端及恒压控制器2的反馈输入U_f另一端相连接为直流输出U_o的另一端，恒压控制器2的控制输出U_k一端与带续流双向PWM斩波开关6的d端相连接，恒压控制器2的控制输出U_k另一端与带续流双向PWM斩波开关6的e端相连接。

本发明第一项一种双向PWM斩波式无谐波整流装置方案中使用的双向PWM斩波开关1有两种技术方案。