[發明專利]一種融合穩壓與諧波注入雙重功能的變壓整流器

有效

• 申請號: 201110285181.3
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102324858A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 文教普;秦海鴻;嚴仰光
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M7/02
• 分類號: H02M7/02;H02M3/335;H02M7/219;H02M1/12
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技術領域

本發明涉及一種融合穩壓與諧波注入雙重功能的變壓整流器，尤其是涉及一種輸出電壓可調、低輸入電流諧波應用場合的變壓整流器。屬電力電子設備領域技術。

背景技術

變壓整流器在航空航天、電解電鍍、軌道交通、風力發電等需要中大功率整流變換場合得到廣泛應用。變壓整流器一般由移相變壓器、多個三相全橋整流電路和平衡電抗器等組成。通過移相變壓器，使多個三相全橋整流電路的輸入電流錯開一定相位疊加，從而使輸入側電流更接近正弦波，達到降低輸入電流諧波含量的目的。各整流電路可通過平衡電抗器并聯輸出或直接串聯輸出，得到與脈波數對應紋波的直流輸出電壓，其電壓大小隨輸入側電壓的變化而變化，一般無穩壓功能。按脈波數分有6、12、18、24等多次脈波變壓整流器，隨著脈波數的增多，輸入電流諧波相應降低，但同時電路復雜程度也相應增加。

隨著變壓整流器越來越廣泛的應用，很多場合對整流器輸入輸出性能的要求也越來越高。希望變壓整流器具有較小的輸入電流諧波，且能實現穩壓功能。對于輸入電流諧波的減小，一般是在輸入端接濾波環節或者增加變壓整流器的脈波數，輸入端接濾波環節將大幅增加變壓整流器體積且效果也不十分理想，而增加脈波數會使主電路和變壓器結構變得復雜且增加了成本。采用諧波注入的方法，可以有效的減小輸入電流諧波。對于輸出電壓的穩定，基本思路是串入一個可調的電壓源，作為變壓整流器的后級電路。但當要求同時實現以上兩個功能時，如果直接在傳統變壓整流器中加入諧波注入電路和穩壓電路，勢必會大幅增加元器件數，而且諧波注入電路需要輔助源，這使得電路復雜度增加，體積重量增加，可靠性降低。

因此，需要尋求一種能同時實現穩壓與諧波注入雙重功能，又能在一定程度上簡化電路結構以及減小元器件數量，具有高可靠性的新型變壓整流器。

發明內容

1、發明目的

本發明的目的在于克服現有技術不足而提供一種融合輸出穩壓和通過諧波注入方法減小輸入電流諧波含量雙重功能的變壓整流器裝置，解決傳統變壓整流器因直接增加穩壓電路與諧波注入電路所帶來的電路復雜程度、體積重量大大增加和可靠性降低的缺點。

2、技術方案

為達到上述的發明目的，本發明的融合穩壓與諧波注入雙重功能的變壓整流器主電路包括移相變壓器、兩個三相全橋整流電路、穩壓電路以及諧波注入電路。所述諧波注入電路由開關逆變電路、高頻變壓器、平衡電抗器和電感組成，所述穩壓電路由開關逆變電路、高頻變壓器和單相整流橋組成。其中，穩壓電路和諧波注入電路共同包括開關逆變電路和高頻變壓器。對于諧波注入電路，采用電流滯環控制技術控制諧波注入電路中的電流波形為三角波，通過整流器與移相變壓器的作用，使不同相位關系的三角波按一定比例疊加得到移相變壓器輸入端電流，其波形更加接近正弦波，諧波含量大為減小，以達到降低輸入電流THD的目的；對于穩壓電路，因為實現了電流滯環控制，控制器將會產生一系列驅動信號驅動開關逆變電路的功率開關管，在高頻變壓器的原邊將會產生一系列正負交替的電壓方波，為實現穩壓功能，采用分級調壓的方法，此方法降低了單相整流橋的開關頻率，減少了開關損耗，而且控制簡單、可行、精度高。在本發明中，當穩壓和諧波注入電路出現故障時，可使該融合穩壓與諧波注入雙重功能的變壓整流器作傳統變壓整流器方式運行，因此有一定的冗余能力，提高了可靠性。

本發明的融合穩壓與諧波注入雙重功能變壓整流器，通過對穩壓電路與諧波注入電路的融合，并采用分級調壓控制方法，在實現諧波注入功能下，同時實現穩壓功能，使得變壓整流器在不增加脈波數的前提下，便可實現輸入電流諧波含量大大減少，提高了輸入端的功率因數，同時也使輸出電壓在不同負載時，都能穩定在某一預定目標電壓值，提高變壓整流器的負載能力。

3、有益效果