[发明专利]精准脉冲电荷控制型电源系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种精准脉冲电荷控制型电源系统及其控制方法，该电源包括并联的主功率整流器和副功率整流器；所述主功率整流器用于向负载提供主要功率，所述副功率整流器通过控制自身输出电流补偿所述主功率整流器输出电流中的纹波分量，并抑制主整流器交流侧电流中的谐波分量。本发明能够有效提高输出直流电能质量，降低直流电流的纹波分量，同时通过抑制交流侧电流中的谐波分量，降低整流电源对电网的影响，具有利用率高，谐波污染小，低耗能，小体积的优点。

技术领域

本发明属于电源技术领域，特别是涉及一种精准脉冲电荷控制型电源系统及其控制方法。

背景技术

随着环境和能源危机的日益加深，脉冲电源已经成为了研究重点并广泛应用。现阶段的大功率脉冲直流电源的主要组成是桥式整流电路，该电路所涉及的整流器件一般采用二极管、晶闸管、IGBT等大功率半导体器件。在本世纪，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了电能质量发展规划，现有的电网支撑型逆变器控制策略主要包括下垂控制和虚拟同步发电机控制(virtual synchronous generator,VSG)两类。下垂控制是一种无需通讯线的逆变器并联控制策略，根据逆变器输出有功及无功的大小，改变逆变器输出电压的频率及幅值，实现负荷功率在逆变器之间的均匀分配。

传统脉冲电源通常采用6脉波或多脉波晶闸管整流器，其直流输出纹波分量大，交流侧谐波含量高，会直接导致电能质量降低。而PWM整流器虽然有较宽的调节范围，输出纹波小、动态性能好等优点，但其硬件成本昂贵，工程应用价值不高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种精准脉冲电荷控制型电源系统及其控制方法，用于解决现有晶闸管整流器直流侧纹波含量高及交流侧谐波含量高的问题，以及大功率PWM整流器成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明的采用的一个技术方案如下：

一种精准脉冲电荷控制型电源系统，包括并联的主功率整流器和副功率整流器；

所述主功率整流器用于向负载提供主要功率，所述副功率整流器通过控制自身输出电流补偿所述主功率整流器输出电流中的纹波分量，并抑制主整流器交流侧电流中的谐波分量。

进一步地说，所述主功率整流器包括隔离变压器和多脉波整流器，所述隔离变压器的输出端与所述多脉波整流器的输入端连接，所述多脉波整流器的输出端串联有平波电抗器L₁。

进一步地说，所述多脉波整流器为多脉波晶闸管整流器。

进一步地说，所述隔离变压器的工作频率为50Hz或60Hz，其高压侧与低压侧均为独立的三相星型绕组。

进一步地说，所述平波电抗器L₁的取值计算公式为：

式中：i_dc1为所述主功率整流器的输出电流，i_dc2为所述副功率整流器的输出电流，u_dc1为所述主功率整流器的输出电压。

进一步地说，所述副功率整流器包括三相LC滤波器、PWM整流器和移相全桥变换器，所述PWM整流器的交流端经过所述三相LC滤波器与电网连接，所述PWM整流器的直流端经平波电抗器L2后级联所述移相全桥变换器，所述移相全桥变换器的输出端连接负载。

进一步地说，所述移相全桥变换器的输出端正极串联有滤波电感L3，所述滤波电感L3的另一端连接负载的正极，所述移相全桥变换器的输出端还并联有滤波电容C3。

进一步地说，所述平波电抗器L2的取值计算公式为：

式中，t_s为动态调节时间，r为所述PWM整流器的输出阻抗，Δi_dcmax为所述PWM整流器的最大输出电流纹波。