[发明专利]直流侧无源谐波抑制方法的24脉波整流器及设计方法

说明书

本发明提供了直流侧无源谐波抑制方法的24脉波整流器及设计方法，属于电力电子技术领域。本发明由带副边的平衡电抗器和单相全桥整流电路具体实现。根据单相全桥整流电路输入电压与负载电压的关系，单相全桥整流电路共有三种工作模态。每种模态下，计算整流器输入电流总谐波畸变率与带副边的平衡电抗器的原、副边绕组匝比之间的关系，得到整流器输入电流总谐波畸变率最小时的匝比，该匝比会使单相全桥整流电路中的每个二极管每周期导通15°，使负载电压为24脉波，整流器输入电流为24阶梯波，电流谐波得到显著抑制。本发明可显著提高整流器的谐波抑制能力，并降低电路结构的复杂性和谐波抑制系统的导通损耗，适用于大功率整流场合。

技术领域

本发明涉及直流侧无源谐波抑制方法的24脉波整流器及设计方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

多脉波整流技术是大功率整流系统抑制谐波的主要方法之一，其原理是将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它整流桥抵消，从而达到抑制电流谐波、提高功率因数的目的。该技术具有谐波抑制效率高、电磁兼容性好以及可靠性高等优点，可以显著提高系统的电能质量。此外，与其它大功率整流技术相比，多脉波整流技术一般采用二极管整流桥作为整流器件，因而控制系统简单，实现难度低。

在众多多脉波整流器中，由于结构简单，12脉波整流器是应用最广泛的整流器。但是，在大电感负载下，12脉波整流器的输入电流总谐波畸变率约为15.2％，这不满足电网对所接入整流器的谐波要求。为了进一步抑制12脉波整流器的输入电流谐波，通常在整流器的直流侧使用有源或无源谐波抑制技术。相对于有源谐波抑制技术，无源谐波抑制技术具有实现简单、鲁棒性强等优点，应用更为广泛。使用两抽头变换器代替平衡电抗器是最为常见的无源谐波抑制技术，该方法利用两整流桥输出电压的瞬时差所产生的环流来抑制12脉波整流器输入电流谐波，最终可形成24脉波整流。该方法存在的显著问题是，负载电流流过两抽头变换器所接的两个二极管，当负载电流较大时，二极管的导通损耗较大，不适合于大电流场合。

发明内容

本发明的目的是为了提高12脉波整流器的谐波抑制能力，并降低电路结构的复杂性和谐波抑制系统的导通损耗的问题，进而提供直流侧无源谐波抑制方法的24脉波整流器及设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

直流侧无源谐波抑制方法的24脉波整流器，所述整流器包括角型联结自耦变压器、第一组三相整流桥、第二组三相整流桥、零序电流抑制器、带副边的平衡电抗器、单相全桥整流电路和负载，角型联结自耦变压器原边绕组输入端与三相交流电压u_a、u_b、u_c相连，原边绕组采用角形联结，两组副边绕组耦合在相应的原边绕组上，且两组副边绕组的输出电压相位依次相差30°；第一组三相整流桥和第二组三相整流桥的输入端分别与角型联结自耦变压器的两组副边绕组输出端相连，第一组三相整流桥和第二组三相整流桥独立并联工作；零序电流抑制器的四个输入端m1、m2和m3、m4分别连接第一组三相整流桥的两个直流输出端和第二组三相整流桥的两个直流输出端，零序电流抑制器的输出端n2和n4连接于一个公共点上；带副边的平衡电抗器原边绕组P端与零序电流抑制器的输出端n1相连，原边绕组Q端与零序电流抑制器的输出端n3相连，原边绕组的中间抽头为输出端；单相全桥整流电路的输入端连接在带副边的平衡电抗器副边绕组的输出端，单相全桥整流电路的输出端连接在负载的两端；负载一端与平衡电抗器的输出端和单相全桥整流电路的输出阳极端相连，另一端与零序电流抑制器的输出端n2与n4的公共点和单相全桥整流电路的输出阴极端相连。

本发明直流侧无源谐波抑制方法的24脉波整流器，所述所述带副边的平衡电抗器的副边绕组与原边绕组的匝比为14.17。

本发明直流侧无源谐波抑制方法的24脉波整流器，所述带副边的平衡电抗器副边绕组连接的单相全桥整流电路由二极管构成。