[发明专利]多脉波整流系统的直流侧回收式谐波抑制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多脉波整流系统的直流侧回收式谐波抑制系统及方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

多脉波整流系统作为一种常见的大功率电能变换系统，已经在工业领域得到了广泛应用。这种整流系统具有的时变性和非线性等特点，会使其产生大量谐波，由此降低系统的功率因数，并进而引起交流电压畸变等后果，目前，多脉波整流系统已经成为电网的主要谐波源。

总体而言，现有技术中解决多脉波整流系统谐波污染问题的基本思路主要有两条，一条为补救性措施，它通过装设谐波补偿装置来补偿整流系统产生的谐波，这种方法对于各种谐波源所产生的谐波都适用，例如，采用各种有源、无源以及混合型滤波器来补偿整流系统产生的谐波。然而，在很多场合，滤波器的功率等级与整流系统的功率等级相差不大，这种谐波补偿方式不仅会增加整个系统的成本、加大系统损耗，还会由于增加了元器件个数，而降低系统的可靠性；同时这种补偿措施又是被动性的，是在谐波产生后再进行抑制，此时谐波对系统的影响已经产生；另一条则为预防性措施，它是对电力电子装置本身进行改造，使整流系统不产生谐波或者尽量减少产生谐波，这种方法主要分为两类，第一类以PWM整流为代表，并已经得到了大量应用；第二类是对多脉波整流器(multi-pulse ac-dcconverters，MPC)进一步采用多脉波整流技术，这种方法是大功率整流系统减少谐波的主要方法，相对于PWM整流技术，MPC具有实现简单、成本低、可靠性高等优点，已在高压直流输电和飞机整流器等大功率整流系统中得到了广泛应用。

采用多脉波整流技术改造后的多脉波整流系统的谐波抑制性能与其脉波数存在直接关系，一般来说，脉波数越大，谐波抑制效果越好。然而，脉波数的增加又会增加移相变压器的复杂度。为了获得较好的电能质量，还要在交流侧使用有源滤波器，但这样又增加了系统体积，并且存在较为严重的电磁干扰问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有多脉波整流系统在交流侧采用有源滤波器进行谐波补偿，使系统的体积及容量均增大的问题，提供一种多脉波整流系统的直流侧回收式谐波抑制系统及方法。

本发明所述的多脉波整流系统的直流侧回收式谐波抑制系统，它包括半桥或全桥可控整流电路、带副边的平衡电抗器、同步电路、控制电路、驱动电路、负载回路电流传感器和电抗器副边电流传感器，

带副边的平衡电抗器的原边连接于所述谐波抑制系统的电源输入一端和电源输入二端之间，带副边的平衡电抗器的原边的中间抽头连接谐波抑制系统的负载电源正极输出端，带副边的平衡电抗器的副边连接半桥或全桥可控整流电路的交流输入端，半桥或全桥可控整流电路的负输出端连接所述谐波抑制系统的负载电源负极输出端，半桥或全桥可控整流电路的正输出端连接所述谐波抑制系统的负载电源正极输出端，

同步电路的输入端连接所述谐波抑制系统的线电压信号输入端，同步电路的输出端连接控制电路的同步信号输入端，

负载回路电流传感器用于检测负载电源正极输出端与带副边的平衡电抗器的原边的中间抽头之间的电流，负载回路电流传感器的电流信号输出端连接控制电路的负载回路电流信号输入端，

电抗器副边电流传感器用于检测电抗器副边的电流，电抗器副边电流传感器的电流信号输出端连接控制电路的电抗器副边电流信号输入端，

控制电路的控制信号输出端连接驱动电路的控制信号输入端，驱动电路的控制信号输出端连接半桥或全桥可控整流电路的控制信号输入端。

本发明所述的基于上述系统的谐波抑制方法，它将负载连接在所述谐波抑制系统的负载电源负极输出端和谐波抑制系统的负载电源正极输出端之间，它的谐波抑制方法为：

由同步电路采集多脉波整流系统的线电压信号，并进行转换生成三角波信号，由控制电路将此三角波信号与负载回路电流传感器检测到的负载回路电流信号相乘生成参考信号，此参考信号经同步电路内部的PWM信号生成器产生两路存在死区的驱动信号，通过此驱动信号控制驱动电路，再由驱动电路输出的控制信号触发半桥或全桥可控整流电路，然后由电抗器副边电流传感器检测带副边的平衡电抗器的副边电流值，并由控制电路进行控制，使带副边的平衡电抗器的副边电流值为所述负载回路电流值的0.5倍，即实现对多脉波整流系统的谐波抑制。