[发明专利]双反星形整流系统的直流侧谐波抑制系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双反星形整流系统的直流侧谐波抑制系统与方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

在电解电镀等工业应用中，经常需要低压大电流的直流电源，双反星形整流系统作为一种常见的低压大电流整流系统，在这些低压大电流(例如十几伏至几十伏，几百安至几万安)场合得到了广泛应用。由于这种整流系统的非线性，会使其产生大量谐波，降低系统的功率因数，对电网产生严重的谐波污染。

目前，现有技术中解决大功率双反星形整流系统谐波污染问题的主要方法是通过装设谐波补偿装置来补偿整流系统产生的谐波，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，这种方法对于各种谐波源所产生的谐波都适用。但是在很多场合，滤波器的功率等级与整流系统的功率等级相差不大，这样不但会增加整个系统的容量和体积，同时也会增加系统损耗和成本。装设谐波补偿装置来补偿整流系统产生的谐波的方法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。更合理的谐波抑制方法应该能够主动抑制谐波的产生，消除谐波对系统的影响，同时不增加或尽可能少的增加系统的容量和体积。

发明内容

为了解决现有的双反星形整流系统的非线性，会使其产生大量谐波和在交流侧装设谐波补偿装置使系统的体积及容量均增大的问题，提出了双反星形整流系统的直流侧谐波抑制系统与方法。

双反星形整流系统的直流侧谐波抑制系统包括带副边的平衡电抗器、三倍频电流三角波逆变电路、驱动电路、信号处理及控制电路、平衡电抗器副边电流传感器、同步电路和负载回路电流传感器，

带副边的平衡电抗器的原边线圈并联在双反星形整流电路的两组三相半波整流桥正极性输出端之间，带副边的平衡电抗器的原边线圈的中间抽头连接负载电源的正极性输出端，带副边的平衡电抗器的副边线圈并联在三倍频电流三角波逆变电路的交流输入侧，三倍频电流三角波逆变电路的直流侧正、负输出端分别与负载电源的正极性输出端和负载电源的负极性输出端连接，

同步电路的第一信号输入端与双反星形整流系统第一副边线圈的异名端相连，同步电路的第二信号输入端与双反星形整流系统第二副边线圈的异名端相连，同步电路的第三信号输入端与双反星形整流系统第三副边线圈的异名端相连，同步电路的输出端连接信号处理及控制电路的同步基准信号输入端，

负载回路电流传感器用于检测负载电源的正极性输出端带副边的平衡电抗器的原边线圈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信号处理及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带副边的平衡电抗器的副边线圈的电流，电抗器副边电流传感器的电流信号输出端连接信号处理及控制电路的电抗器副边电流信号输入端，

信号处理及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，驱动电路的驱动信号输出端连接三倍频电流三角波逆变电路的驱动信号输入端。

采用双反星形整流系统的直流侧谐波抑制系统实现谐波抑制的方法为：将负载连接在双反星形整流系统的负载电源的正极性输出端和双反星形整流系统的负载电源的负极性输出端之间，同步电路采集双反星变压器副边的线电压信号，经滤波及信号处理后生成基准三角波信号，此基准三角波信号输入到信号处理及控制电路中，

信号处理及控制电路将接收到的基准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电流参考信号，此电流参考信号与检测到的带副边的平衡电抗器的副边电流信号比较后，经信号处理及控制电路的控制器处理后，产生PWM驱动信号，并将该PWM驱动信号发送给驱动电路；

驱动电路将接收到的PWM驱动信号进行功率放大后输出给三倍频电流三角波逆变电路，调节平衡电抗器的副边电流值，通过电流闭环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，即实现对双反星形整流系统的谐波抑制。

本发明所述谐波谐波抑制系统通过带副边的平衡电抗器的副边提取原双反星形整流系统的谐波能量，经三倍频电流三角波逆变电路的变换在带副边的平衡电抗器的副边得到一个所需的小容量的电流源，通过该电流源来影响交流侧的电流，实现交流侧输入电流谐波在直流侧的抑制。

系统结构简单，能够主动抑制双反星形整流系统交流侧输入的电流谐波，在原双反星形整流系统直流侧加入本发明所述的谐波抑制系统后，交流侧输入电流的THD由原来的30％左右降到3％左右，且本发明所述的谐波抑制系统容量仅为整流系统容量的8％左右，对原有双反星形整流系统的体积和容量不会造成大的增加。

附图说明