[發明專利]帶PFC和電網補償的能量雙饋裝置

在審

• 申請號: 201410483136.2
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104201929A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 鄒軍
• 申請（專利權）人: 成都麥隆電氣有限公司
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02M3/156;H02M1/42;H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

技術領域

本發明為涉及電能治理領域動態無功補償方法和電源領域PFC矯正、電網領域逆變入網。

背景技術

目前國內市場上電源較多為模擬電源，調試難度大，設備功能單一，市面上仍有很多電源產品未對PFC處理，導致給電網灌入無功和諧波，這些諧波和無功積少成多后嚴重影響電能質量。

為了解決PFC和提高電源效率，很多研究者提出各種各樣的電路拓撲，但是大多數僅僅基于研究，并未兼顧可開發性和調試性、電源效率、功率因素、設備成本、無功和諧波補償能力、能量雙饋，下面就目前市場具有的拓撲進行比較。

為了解決功率因數，有人提出有橋BOOST電路，其控制方法多為單周期積分控制，通過Uref給定和反饋Udc進行PI后得到調節量Vint，Vint正脈寬內積分值VM和Vint-Is*R(Is為入網電流，R電流采樣電阻)進行比較獲得PWM波，該方法一般使用單周期積分集成芯片實現，外圍電路較繁雜，調試很困難，同時輸入端使用了整流硅堆，降低了電源效率同時也增了發熱量。

后來經過改進，僅用兩個BOOST橋并聯實現無橋PFC矯正，能夠提高電源效率，兩個BOOST橋交替

工作，更加有利于散熱，但是該電路拓撲的能量只能從AC側流向DC測。

另外也有H橋拓撲結構，能夠實現能量的雙向流動，該電路拓撲電路簡潔，損耗低，但有些拓撲通過變壓耦合輸出，不僅成本增加，變壓容易發熱，是設備效率降低。

本發明也采用H橋結構，根據三相SVG的控制思路，采用Id、Iq獨立控制思想，充分考慮成本、電路復雜度、易開發和調適性，被裝置采用ACDC和DCDC兩級變換器，整個電路只需要6只開關管便可實現能量雙向流動，ACDC級完成和電網的換能，因為H橋基本思想是BOOST電路，所以在220V單相用電中，H橋的輸出電壓VH一定大于311V，為了能夠滿足用戶多需求，增加一級雙向DCDC變換器，DCDC變換采用電流控制方式，可以實現輸出0～VH恒壓輸出，恒電流輸出，恒電流反饋電網。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以實現輸出0～VH恒壓輸出，恒電流輸出，恒電流反饋電網的帶PFC和電網補償的能量雙饋裝置。

為了實現上述目的本發明采用以下技術方案：

帶PFC和電網補償的能量雙饋裝置，其特征在于包括：

隔離變壓器：對后級輸出進行隔離；

AC/DC變換器：ACDC變換器采用H橋結構，實現和電網的有功能量交換和無功的補償；

DC/DC變換器：雙向DC/DC變換器采用半橋結構，以電流為控制對象，實現輸出0～VH恒壓輸出，恒電流輸出，恒電流反饋電網；

控制單元：控制PWM輸出；

ACDC驅動：驅動ACDC變換器的IGBT

ACDC采集單元：對采集目標進行信號調理，采集單相電網電壓、入網電流、ADCD輸出電壓和負載電流；

DCDC驅動：驅動DCDC變換器的IGBT

DCDC采集單元：采集DCDC輸出電流、DCDC輸出電壓；

輔電單元：實現給驅動單元、采集單元、控制單元和人機接口進行供電；

通過H橋結構進行前級AC/DC換能，入網的有功電流i_d，無功電流i_q進行獨立控制，通過檢測負載電流對電網進行無功和諧波治理，AC/DC變換器后端DC/DC變換器，實現整個裝置能量雙向進行，DCDC級運行在恒壓輸出模式、恒流輸出模式、恒流饋網模式中的任一模式，實現能量自由交換。

上述技術方案中，對入網電流進行i_di_q獨立控制，對ACDC的輸出電壓和給定Uref進行PI調節，調節量作為i_d指令進行有功控制，如果對AC用電負載進行無功補償和諧波治理，此時，設備采集負載電流，將負載的減去基波后的有功電流i_d電流疊加到i_d指令中，負載的無功電流i_q加到i_q指令進行無功和諧波的補償。

上述技術方案中，DC/DC變換器包括上管T5，下管T6，上管T5與下管T6連接端通過電感L2引出為輸出端，輸出端通過電容CL接下管T6，DC/DC變換器的量輸入端通過電容CH連接。

上述技術方案中，恒電流輸出模式下，上管T5導通后在L2電抗上正向儲能，上管T5斷開后，電感L2電流通過下管T6反并二極管續流，能量傳遞到低壓側，該模式下下管T6不起作用，該電路等效為BUCK電路，通過電流PI調節實現電流的穩定輸出。