[发明专利]三相前馈串并联补偿式高功率因数整流器

说明书

技术领域

本发明涉及三相整流器，尤其是一种前馈串并联补偿式三相高功率因数整流器。

技术背景

中国专利CN200420108964.X公开了一种24脉波整流的大功率变频感应熔炼装置，该装置使用两台整流变压器，其四组副边上各并接两套半导体电力整流电路，四套半导体电力整流电路的输出端分别串接大电抗器滤波，用可控硅调压，电路复杂，成本高，并且仍含有占基波电流为4.4％、4.0％的23次、25次谐波电流，总电流畸变率仍为5.9％，对电网造成谐波危害。

中国专利CN01140014.5公开了一种三相电源并联前馈补偿式功率因数校正电路，该电路在正常三相电源的主整流电路上并联辅助前馈式补偿电路。该前馈式补偿电路在一个完整的周期中分12个节拍工作，补偿电路在对应的相位区间通过控制电路按照顺序使双向开关分别关断处于同极性的两相电中电压绝对值大的相，绝对值小的相与异极性相通过桥式整流电路输出直流，再经升压变换器控制电流波形，升压注入到原三相桥整流电路的输出端。该电路使两同极性相中电压绝对值低的相有了适宜波形的电流，同时降低了电压绝对值高的相的电流，也改善了异极性相的电流波形，所以使得谐波失真明显降低，电路工作效率很高。但该电路没改变整流器的输出电压波型，即输出直流电压仍有纹波，并且当输出端接入大滤波电容时，失真度迅速变大，对于工业上大量存在的线性负荷尤其是阻性负荷，无法稳压。

发明内容

本发明的目的是在中国专利CN01140014.5专利基础上提供一种三相前馈串并联补偿式高功率因数整流器，使其不仅能降低电源的谐波分量，同时改变整流器的输出电压波型，即消除输出直流电压纹波，当输出端接入大滤波电容时，失真度不增加，而且能在一定的范围内给出稳定的直流电压，适应各种负载的需求。

本发明采用的解决方案是：1)在中国专利CN01140014.5并联辅助的补偿电路中增加一个隔离变换器，该隔离变换器的次级整流输出与主整流器输出串联，不但填补主整流器输出的电压纹波，而且提供一定范围稳压调整；2)在原升压变换器的BOOST二极管的两端并联开关管，使变换器能在每个的相位区间的起始或末尾能提供很小的从主整流输出到低相间整流输出反向电流。

市电网为三相恒压交流电，瞬态功率平衡原理是三相电的重要原理和优异特性。实际需要的直流电源大多为恒定电压电源，负载的变化远小于工频时，对于三相电是恒定功率负荷，三相电机变频调速系统的电机负荷是对称的，负载的变化远小于工频时，对于三相电也是恒定功率负荷。设计良好的转换器应能实现电能从三相交流电到恒压直流电的稳定流通而不需储能滤波，也就不会向电网辐射谐波。传统的二极管、可控硅整流器和线性稳压整流器通过大容量的电感和电容吞吐纹波能量滤波得到的直流电不理想，并产生向电网辐射的谐波，增加成本造成危害。

本发明使用的电路与中国专利CN01140014.5相同的是主整流电路I包括主三相桥110和主滤波电容120；前馈式补偿电路II包括低相间整流器20、升压变换器21，但升压变换器21的BOOST二极管212、二极管213的两端分别并联开关管210、开关管211；关键在于增加输出与前述专利输出串联的隔离变换器22。调整隔离变换器22使其输出电压带有与主整流器输出大小相等方向相反的纹波，以使总的输出电压恒定。对于稳定的负荷，整流器即可给出稳定的电流，同时由于输出端可以接入大电容而不产生谐波，该整流器对需要稳定电压的不稳定负荷也有很好的适应性。

在以下的表述中三相电的周期为2π，A、B、C分别代表三相，相差为A相的起始点为零，线电压的峰值为1，整流器的输出功率为1，则V_oI_o＝1，计算中不计整流器自身的损耗，三相输入电压分别为：