[發(fā)明專利]電感器電路及控制電感器的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810211748.0
• 申請日: 2008-09-24
• 公開（公告）號: CN101686016A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚吉隆;吳學智;趙研峰;克晶
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子（中國）有限公司
• 主分類號: H02M5/45
• 分類號: H02M5/45;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及整流器電路領(lǐng)域，特別是一種電感器電路和一種控制電感器的方法。

背景技術(shù)

在很多電力電子設(shè)備中都使用交流(AC)-直流(DC)變流器(即，整流器)作為對電網(wǎng)的接口，將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。由于二極管整流橋的結(jié)構(gòu)簡單，并且成本較低，因此單相或三相二極管整流橋常被用來實現(xiàn)AC-DC轉(zhuǎn)換。然而，作為一種非線性和不可控器件，二極管整流橋具有輸入電流諧波，容易引起電能質(zhì)量問題，而電能質(zhì)量問題會引起諸如電壓波動、降低傳輸容量等進一步的問題。

圖1顯示了一種三相AC-DC-AC變流器，包括一個三相二極管整流橋、一個電解電容器和一個基于絕緣柵極型功率管(IGBT)的逆變器，三相交流電從輸入端R、S、T輸入二極管整流橋，經(jīng)二極管整流橋轉(zhuǎn)換成直流電，在經(jīng)過電解電容器之后輸入逆變器，由逆變器轉(zhuǎn)換成三相交流電后從輸出端U、V、W輸出。如前所述，由于二極管整流橋是一種非線性和不可控器件，所以其輸入電流含有明顯的諧波，會進一步傳播到電網(wǎng)中，對電網(wǎng)造成不良影響。電流諧波還會導致電網(wǎng)輸出額外的無功功率，降低電網(wǎng)的電壓。

圖2顯示了圖1所示二極管整流橋的輸入電壓和電流的波形，該圖是從示波器屏幕截取的。需要注意的是，由于測量的是線間電壓，因此相電壓與圖中所示電壓存在一個30°的相位差。圖3顯示了圖2中電流的頻譜，該頻譜使用快速傅里葉變換(FFT)得到。從圖3可以看出，輸入電流中存在明顯的5階諧波、7階諧波、11階諧波和13階諧波。經(jīng)過計算，此時的功率因數(shù)為0.58。

為了降低二極管整流橋的輸入電流諧波，可以在二極管整流橋的直流側(cè)使用一個電感器。圖4顯示了一種增加了電感器L_DC的AC-DC-AC變流器。由于如圖4所示的電路在圖1所述電路的基礎(chǔ)上增加了一個具有高電感的直流電感器L_DC，因此可以使得直流側(cè)的電流變得平滑，并且可以降低輸入電流諧波。

圖5顯示了圖4所示二極管整流橋(電感器L_DC的電感為2mH時)的輸入電壓和電流波形。圖5中的電流峰值約為15A，與圖2中約為25A的電流峰值相比，可以看出電流峰值得到了降低，并且波形變得平滑了。

圖6顯示了通過FFT得到的圖5中電流的頻譜。圖6中雖然還存在明顯的5階諧波和7階諧波，但是與圖3相比，已經(jīng)得到了很大程度的降低，尤其是7階諧波。經(jīng)過計算，此時的功率因數(shù)為0.75，與圖1所示的AC-DC-AC變流器相比有所提高。

使用電感更大的電感器可以進一步降低電流諧波。圖7顯示了采用電感為10mH的電感器L_DC時的輸入電壓和電流波形，圖8顯示了通過FFT得到的圖7中電流的頻譜。從圖中可以看出，電流峰值(圖7中約為10A)進一步得到了降低，電流波形更加平滑，進一步降低了5階諧波和7階諧波，并且此時的功率因數(shù)提高到了0.92。

可見，采用電感更大的電感器，可以更進一步降低輸入電流諧波，但是，由于電感器使用大量的銅，所以電感更大的電感器具有體積大、重量大、成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種電感器電路，其目的在于，使用小電感的電感器來有效降低輸入電流諧波。本發(fā)明還提出了一種電感器的控制方法，用以使用小電感的電感器來有效降低輸入電流諧波。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電感器電路，包括一個電感器，該電感器串聯(lián)連接在一整流器電路直流側(cè)的一條線路中，還包括一個第一控制器、一個第二控制器、一個第三控制器以及一個開關(guān)器件，所述開關(guān)器件并聯(lián)連接在所述整流器電路直流側(cè)的兩條線路之間，

所述第一控制器，用于根據(jù)電壓設(shè)定值和所述整流器電路直流側(cè)的電壓采樣信號確定電流參考信號；

所述第二控制器，用于根據(jù)所述電流參考信號和所述整流器電路直流側(cè)的電流采樣信號確定控制信號；

所述第三控制器，用于根據(jù)所述控制信號控制所述開關(guān)器件導通或斷開。

所述電感器電路還包括一個波形發(fā)生器，用于產(chǎn)生電流整形信號。所述第二控制器還用于根據(jù)所述電流參考信號、電流采樣信號以及所述電流整形信號確定控制信號。

所述第一控制器為比例控制器、比例積分控制器、或者比例積分微分控制器。

所述第二控制器為比例控制器、比例積分控制器、比例積分微分控制器、或者比例微分控制器。

所述第三控制器為脈沖寬度調(diào)制控制器或脈沖頻率調(diào)制控制器。