[發明專利]一種具有功率因數和諧波因數校正功能IGBT充電機

在審

• 申請號: 201710008864.1
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106787049A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 葉楚安
• 申請（專利權）人: 深圳市安和威電力科技股份有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于新能源汽車充電設備技術領域，具體涉及一種具有功率因數和諧波因數校正的IGBT充電機。

背景技術

在新能源汽車規?；茝V過程中，大規模的整流充電設備被使用，不但使功率因數降低，而且產生大量的諧波電流，嚴重影響了線網的供電質量。功率因數降低，使得供電損耗增大，增加了對電設備的容量需求；諧波電流的增加，使得電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱 、產生震動和噪音，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至產生故障。諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作使電能計量出現混亂。另外諧波會對通訊設備產生嚴重的干擾。對功率因數及諧波電流的傳統治理方法，是采用加裝電抗器、電容器等無源器件，進行固定補償或切換式補償。這種方法的缺陷是，成本高、體積大，全功率范圍補償實現難度大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種IGBT充電機結構及控制算法，在滿足蓄電池充電要求的基礎上，解決上述背景技術闡述中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下方案：

一種具備功率因數和諧波因數有源校正功能IGBT充電機，包括硬件結構和控制算法，硬件結構包括三相交流輸入系統、三相輸入電抗器、IGBT三相逆變全橋、直流母線電容、輸出系統；所述三相交流輸入系統連接所述三相輸入電抗器輸入端，所述三相輸入電抗器輸出端連接所述IGBT三相逆變全橋交流輸出端，所述IGBT三相逆變全橋直流輸出端連接直流母線電容，所述直流母線電容連接輸出系統；所述控制算法利用IGBT組成的三相逆變器交流側輸電壓和超前于三相交流輸入電壓的，通過所述三相輸入電抗器與三相交流輸入電壓相關聯，向電網輸出容性電流，達到提高功率因數的目的，IGBT組成的三相逆變器的變換采用正弦波脈寬調制SPWM控制方式，因此，輸入交流電流為正弦波電流，諧波電流得到有效擬制，所涉及的參量有逆變輸出電壓、輸入交流電壓、輸入電抗器電壓、輸入交流電流、輸出直流電壓和逆變輸出電壓與輸入交流電壓之間夾角 ；正弦波脈寬調制SPWM的調制比設為，通過調整變量大小，改變三相逆變器交流側輸出容性電流的大小，實現與同相位，即功率因數可校正到0.99以上；

輸出直流電壓和與變量及變量的函數表達式為：

在一定的值下，通過調整變量及變量大小，改變值的大小，滿足電池充電所要求的電氣性能指標；將Un經過SPWM整流后做為系統的實際輸入O（k），同時獲取系統的充電要求做為Og（k）

將實際輸入O（k）與系統需求Og（k）進行運算，，得到需要的調制系數e（k），于是，調節控制參量生成為：

。

本發明的有益效果是：

1、該IGBT充電機能夠自動向電網輸出容性電流，并在全功率范圍內將其功率因數校正到0.99以上。有效降低了輸入損耗，降低供電設備的容量，具有廣泛的推廣價值。

2、該IGBT充電機采用正弦波脈寬調制(即SPWM)控制方式，因此輸入交流電流為正弦波電流，諧波電流得到有效擬制。在全功率范圍內總諧波電流因數不大于3%，有效降低了對電網的污染，保障供電安全，同樣具有極大的推廣價值。

3、該IGBT充電機體積小，重量輕，綜合制造成本低，效率高，滿功率效率可達97%，節能效果顯著。

附圖說明

其中圖1：IGBT充電機控制流程圖。

圖中：為市電電流相位，為市電電壓相位；為逆變器交流輸出電壓相位； 為逆變器直流輸出參量，可為電壓或電流； 為逆變器直流設置參量，可為電流或電壓。

圖2：控制算法中--向量關系

圖中，-逆變輸出電壓、為輸入交流電壓、為電抗器電壓、為輸入交流電流、 為 與之間夾角。

圖3：功率因數和諧波因數校正的IGBT充電機結構示意圖。

圖中：1-相交流輸入系統、2-相輸入電抗器、3-IGBT三相逆變全橋、4-直流母線電容、5-輸出系統。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。

請參照圖1至圖3所示，一種具備功率因數和諧波因數有源校正功能的IGBT充電機的硬件結構包括三相交流輸入系統1、三相輸入電抗器2、IGBT三相逆變全橋3、直流母線電容4、輸出系統5。