專利名稱：互感饋能方式的低諧波電流連續(xù)三相整流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種將輸入電流由斷續(xù)變成連續(xù)的三相(無中線)整流電路，可以提高功率因數(shù)，減小諧波畸變率，以減少電源的諧波對(duì)電網(wǎng)的危害，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的電容濾波的三相整流電路存在的問題是輸入電流斷續(xù)，電流的諧波總含量THD很高，全功率因數(shù)PF較低，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，諧波已經(jīng)成為一種電力公害。圖I所示為公知的三相整流電路；圖2所示為圖I電路輸入的三相電U、V、W的波形圖，其中的長(zhǎng)虛線作標(biāo)注用，圖3、圖4、圖5分別為U、V、W三相電壓及其對(duì)應(yīng)的每相電流波形圖(simulink仿真環(huán)境下得到)，把上下兩部分波形放在一起以便對(duì)功率因數(shù)校正原理進(jìn)行分析。下面以圖2三相電壓波形圖為主，結(jié)合圖3、圖4、圖5分析在一個(gè)周期內(nèi)(t0到t7) 公知的三相整流電路工作情況，相電U在to到tl段、t3到t4段以及t6到t7段不工作， 電流斷續(xù)，如圖3下半部分電流曲線所示(電流垂直方向回到零)；相電V在t2到t3段和 t5到t6段不工作，電流斷續(xù)如圖4下半部分電流曲線所示(電流垂直方向回到零)；相電 W在tl到t2和t4到t5段不工作，電流斷續(xù)，電流斷續(xù)如圖5下半部分電流曲線所示(電流垂直方向回到零)。可見，每個(gè)周期內(nèi)都有相電壓間歇性停止工作，這就導(dǎo)致了輸入端較低的功率因數(shù)和較高的諧波次數(shù)產(chǎn)生。解決的最有效方法是在設(shè)備的輸入端接有諧波抑制
>j-U ρ α裝直。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種將三相輸入電流由斷續(xù)變成連續(xù)的三相整流電路，使輸入電流波形接近正弦波，可以減少電容濾波的三相整流電路輸入電流諧波含量，校正輸入電流的畸變，有效提高全功率因數(shù)，減小整流電路對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波污染。圖6給出了相電U輸入電流校正后效果，可見，輸入電流基本連續(xù)并接近正弦波，其諧波含量顯著降低。相電V及相電W波形與相電U呈相似形，此效果圖在simulink仿真環(huán)境下得到。本發(fā)明是通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的互感饋能方式的低諧波電流連續(xù)三相整流電路，其特征是包括一個(gè)三相整流器 BR,兩個(gè)二極管Dl、D2，儲(chǔ)能互感M-L，電流傳感器組SS，采樣電路SM，控制電路CT，開關(guān)切換組SW，以及具有濾波、儲(chǔ)能、分壓功能的輸出電容Cl、C2 ;儲(chǔ)能互感M-L包括有自感LI，L2， L3 ;三相交流電輸入分為兩路，一路連接三相整流器BR，另一路連接至開關(guān)切換組SW，SW包括三個(gè)雙向開關(guān)。三相交流電U、V、W上安裝有電流傳感器組SS，電流傳感器組SS經(jīng)過采樣電路處理后的輸出端連接到控制電路CT，，控制電路的輸出端連接至開關(guān)切換組SW中三個(gè)雙向開關(guān)的控制端；三相交流電U、V、W上的電流傳感器組SS檢測(cè)的信號(hào)輸入到采樣電路 SM，經(jīng)過濾波和整形后輸入到控制電路CT，控制電路CT接收到采樣信號(hào)，進(jìn)行分析和處理控制開關(guān)切換組SW內(nèi)開關(guān)管的開通和關(guān)斷；三相整流器BR的正電壓輸出端連接到二極管 Dl的正極性端，二極管Dl與儲(chǔ)能互感M-L的自感LI并聯(lián)，二極管Dl的負(fù)極性端連接到輸出電容Cl的正極性端，輸出電容Cl的正極性端為低諧波電流連續(xù)三相整流電路的正極性電壓輸出；三相整流器BR的負(fù)電壓輸出端連接到二極管D2的負(fù)極性端，二極管D2與儲(chǔ)能互感M-L的自感L2并聯(lián)，二極管D2的正極性端連接到輸出電容C2的負(fù)極性端，輸出電容 C2的正極性端與輸出電容Cl的負(fù)極性端相連，輸出電容C2的負(fù)極性端為低諧波電流連續(xù)三相整流電路的負(fù)極性電壓輸出；儲(chǔ)能互感的自感L3 —端連接輸出電容Cl、C2的公共端， 另一端連接開關(guān)切換組SW的公共端。輸出電容Cl、C2的兩個(gè)非公共端即為低諧波電流連續(xù)三相整流電路的最終輸出。本發(fā)明通過控制電路CT控制SW內(nèi)開關(guān)管開通或關(guān)斷，把相電壓未工作部分的能量通過儲(chǔ)能互感M-L耦合到整流電路中最后輸出到濾波電容Cl、C2的兩個(gè)非公共端，供給負(fù)載，從而使相電壓連續(xù)工作，輸入電流連續(xù)并且接近正弦波，有效提高全功率因數(shù)，減小整流電路對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波污染。本發(fā)明不借助三相電源的中線即可實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正， 其應(yīng)用范圍廣泛。


圖I公知的三相整流電路圖2三相輸入電壓波形3U相電壓及其對(duì)應(yīng)的相電流，U相電壓(上)、電流(下)波形4V相電壓及其對(duì)應(yīng)的相電流，V相電壓(上)、電流(下)波形5W相電壓及其對(duì)應(yīng)的相電流，W相電壓(上)、電流(下)波形6校正后U相電壓(上)、電流(下)波形7本發(fā)明電路圖下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)于本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖7給出了本實(shí)施實(shí)例的電路圖，圖中電流傳感器組SS為三相電U、V、W的電流傳感器，包括SSI、SS2、SS3，開關(guān)切換組SW由三個(gè)雙向開關(guān)SWI、Sff2, SW3組成，儲(chǔ)能互感 M-L包括三個(gè)自感L1、L2、L3。輸出電容C1、C2串聯(lián)，起到分壓、濾波和儲(chǔ)能的作用，Cl、C2 的公共端電壓約為輸出電壓的一半，其平均值接近三相電的中線電壓，將其連接到自感L3， 自感L3的另一端接到開關(guān)切換組SW的公共端，作為開關(guān)切換組的基準(zhǔn)電壓。三相電U、V、 W經(jīng)過BR整流輸出脈動(dòng)的直流電壓，經(jīng)過自感LI、L2后輸出，二極管Dl、D2分別并聯(lián)在自感LI、L2兩端，可以起到續(xù)流儲(chǔ)能的作用。輸出電容Cl、C2串聯(lián)可以等效為一個(gè)電容，其對(duì)脈動(dòng)的直流電壓濾波后連接到輸出端OUTl和0UT2，輸出較平滑的直流電壓。電流傳感器組SS中的三個(gè)傳感器SSI、SS2、SS3分別采樣三相電源的三個(gè)相電流并輸入到采樣電路 SM，采樣電路將信號(hào)經(jīng)過濾波和整形后輸入到控制電路CT，控制電路CT根據(jù)輸入的采樣信號(hào)分析當(dāng)前狀態(tài)后發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制開關(guān)切換組SW內(nèi)雙向開關(guān)的開通或管斷。工作過程如下三相電源上電，電流傳感器組SS中的三個(gè)傳感器SS1、SS2、SS3將三相電流信號(hào)輸入到采樣電路SM，采樣電路SM將處理后的信號(hào)傳輸?shù)娇刂齐娐?，控制電路根?jù)電流信號(hào)分析哪一相電壓瞬時(shí)電流斷續(xù)，控制相應(yīng)的雙向開關(guān)開通，開關(guān)的開通導(dǎo)致互感中的自感L3 產(chǎn)生感應(yīng)電壓，通過互感耦合到自感L1、L2。若自感L3電壓方向?yàn)檎齽t自感L1、L2感應(yīng)的電壓方向也為正，此時(shí)L2通過二極管D2續(xù)流，儲(chǔ)存能量，而LI將能量釋放到電路中；下一時(shí)刻當(dāng)自感L3電壓方向?yàn)樨?fù)則自感L1、L2感應(yīng)的電壓方向也為負(fù)，此時(shí)LI通過二極管Dl 續(xù)流，儲(chǔ)存能量，而L2將上周期儲(chǔ)存的能量釋放到電容C1、C2兩端使得輸出能量增大；再到下一時(shí)刻，當(dāng)自感L3電壓方向?yàn)檎龝r(shí)，LI也將上周期存儲(chǔ)的能量釋放到電容Cl、C2兩端， 使輸出能量增大。這樣周而復(fù)始就把輸入端相電壓電流斷續(xù)的能量轉(zhuǎn)移到輸出端，使得輸入電流由斷續(xù)變?yōu)檫B續(xù)，使輸入電流波形接近正弦波，減少電容濾波的三相整流電路輸入電流諧波含量，校正了輸入電流的畸變，有效提高全功率因數(shù)，減小整流電路對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波污染。
權(quán)利要求
1.一種互感饋能方式的低諧波電流連續(xù)三相整流電路，其特征是包括一個(gè)三相整流器BR，兩個(gè)二極管Dl、D2，儲(chǔ)能互感M-L，電流傳感器組SS，采樣電路SM，控制電路CT，開關(guān)切換組SW，以及具有濾波、儲(chǔ)能、分壓功能的輸出電容C1、C2 ;儲(chǔ)能互感M-L包括有自感LI， L2，L3 ;三相交流電輸入分為兩路，一路連接三相整流器BR，另一路連接至開關(guān)切換組SW， SW包括三個(gè)雙向開關(guān)。三相交流電U、V、W上安裝有電流傳感器組SS，電流傳感器組SS經(jīng)過采樣電路處理后的輸出端連接到控制電路CT，控制電路的輸出端連接至開關(guān)切換組SW 中三個(gè)雙向開關(guān)的控制端；三相交流電U、V、W上的電流傳感器組SS檢測(cè)的信號(hào)輸入到采樣電路SM，經(jīng)過濾波和整形后輸入到控制電路CT，控制電路CT接收到采樣信號(hào)，進(jìn)行分析和處理控制開關(guān)切換組SW內(nèi)開關(guān)管的開通和關(guān)斷；三相整流器BR的正電壓輸出端連接到二極管Dl的正極性端，二極管Dl與儲(chǔ)能互感M-L的自感LI并聯(lián)，二極管Dl的負(fù)極性端連接到輸出電容Cl的正極性端，輸出電容Cl的正極性端為低諧波電流連續(xù)三相整流電路的正極性電壓輸出；三相整流器BR的負(fù)電壓輸出端連接到二極管D2的負(fù)極性端，二極管D2 與儲(chǔ)能互感M-L的自感L2并聯(lián)，二極管D2的正極性端連接到輸出電容C2的負(fù)極性端，輸出電容C2的正極性端與輸出電容Cl的負(fù)極性端相連，輸出電容C2的負(fù)極性端為低諧波電流連續(xù)三相整流電路的負(fù)極性電壓輸出；儲(chǔ)能互感M-L的自感L3 —端連接輸出電容C1、C2 的公共端；另一端連接開關(guān)切換組SW的公共端。輸出電容C1、C2的兩個(gè)非公共端即為低諧波電流連續(xù)三相整流電路的最終輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低諧波電流連續(xù)三相整流電路，其特征在于所述的儲(chǔ)能互感M-L中每個(gè)自感都應(yīng)大于ImH小于5mH，所述輸出電容Cl、C2選取范圍為5 μ f < Cl < 2200 μ f，5 μ f < C2 < 2200 μ f0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低諧波電流連續(xù)三相整流電路，其特征在于開關(guān)切換組SW 由三個(gè)雙向開關(guān)swi、Sff2, SW3組成，開關(guān)SW1、Sff2, SW3為雙向開關(guān)，可以由MOS管和二極管組成，也可以由IGBT和二極管組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低諧波電流連續(xù)三相整流電路，其特征在于儲(chǔ)能互感M-L 中的三個(gè)自感LI、L2、L3，三個(gè)自感構(gòu)成的互感M-L的同名端位于同一側(cè)。
全文摘要
一種互感饋能方式的低諧波電流連續(xù)三相整流電路，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。該電路包括包括一個(gè)三相整流器BR，兩個(gè)二極管D1、D2，儲(chǔ)能互感M-L，電流傳感器組SS，采樣電路SM，控制電路CT，開關(guān)切換組SW，以及具有濾波、儲(chǔ)能、分壓功能的輸出電容C1、C2；本發(fā)明通過控制電路CT控制SW內(nèi)開關(guān)管開通或關(guān)斷，把相電壓未工作部分的能量通過儲(chǔ)能互感M-L耦合到整流電路中最后輸出到濾波電容C1、C2的兩個(gè)非公共端，供給負(fù)載，從而使相電壓連續(xù)工作，輸入電流連續(xù)并且接近正弦波，有效提高全功率因數(shù)，減小整流電路對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波污染。
文檔編號(hào)H02M7/04GK102611330SQ20111040017
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者于洋, 吳日光, 王海亮, 陳樹君 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)