[发明专利]一种使用直流侧混合谐波注入法的大功率整流器

说明书

本发明提供了一种使用直流侧混合谐波注入法的大功率整流器，属于电力电子领域。本发明包括输入电感、隔离变压器、三组三相全桥整流电路、直流侧电容、负载、两组注入变压器、两组单相全波整流电路、两个开关管、两个钳位二极管、两组控制电路。隔离变压器主要作用是产生三组相位相差20°的三相电压；谐波注入电路由注入变压器、单相全波整流电路、开关管组成，控制电路通过控制开关管的导通和关断来控制注入变压器的原边绕组电压，向整流器直流侧注入电压谐波，对整流桥输出电压进行调制，达到抑制整流器输入电压谐波的目的。本发明所采用的谐波注入电路体积小，变压器容量小，谐波抑制代价低，谐波抑制效果显著。本发明适用于大功率场合。

技术领域

本发明涉及一种使用直流侧混合谐波注入法的大功率整流器，属于电力电子控制领域。

背景技术

多脉波整流器是大功率电力电子装置与交流电网的常用接口。多脉波整流器虽然结构简单，可靠性强，但由于整流器件非线性所产生的谐波污染降低了多脉波整流器的输入电能质量。因此，抑制多脉波整流器输入侧谐波，提高多脉波整流器输入电能质量，成为当下该领域亟待解决的问题。

提高多脉波整流器输入电能质量的方法有两种，一种是设计移相变压器，使多脉波整流器的输出相数增多，另一种是设计谐波注入电路，通过向整流器直流侧注入电压或电流谐波来抵消整流器所产生的特定次数谐波。为了增加安全系数，移相变压器多采用隔离变压器，但隔离变压器输出相数超过三相时变压器设计困难，且变压器结构会产生严重的不对称，从而增加非特征次谐波的含量。谐波注入电路不需要增加移相变压器输出相数，相比于不加谐波抑制电路的多脉波整流器，主电路的制作成本不会增加；由于整流系统中谐波含量远小于基波含量，谐波注入电路的容量也远小于移相变压器的容量，谐波抑制代价低。综合上述提高多脉波整流器电能质量的方法，本发明提出了一种使用直流侧混合谐波注入法的大功率整流器，将两种提高整流器输入电能质量的方法结合起来，设计18脉波隔离变压器，使整流器输出相数增加一相，消除了12次谐波；采用混合谐波抑制方法，谐波注入电路由无源谐波注入电路和有源谐波注入电路组成，利用无源谐波注入电路消除整流器的低次谐波，利用有源谐波注入电路消除整流器的高次谐波；与12脉波整流器相比，输入电压THD值由12％降低到2％，极大改善了电能质量。

发明内容

本发明的目的是为了多脉波整流器的谐波抑制能力，进而提供一种使用直流侧混合谐波注入法的大功率整流器，通过设计移相变压器使整流器输出相数增加一相，提高谐波抑制能力；通过控制开关管的导通和关断，向整流器直流侧注入电压谐波，对各整流桥输出电压进行补偿，达到抑制整流器输入电压谐波的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：