[發(fā)明專利]一種新型整流電源系統(tǒng)

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• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107508472A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高捷;孫建紅;段善旭;王宇飛;楊程;蔡濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國艦船研究設(shè)計中心
• 主分類號: H02M7/08
• 分類號: H02M7/08;H02M1/14;H01F30/02;H01F27/29
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 胡建平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子裝置設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種新型整流電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電力設(shè)備在使用中通常需要直流電壓，整流電路可以將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，在實際中得到廣泛應用，如變頻器，電解電鍍電源，焊割電源等等。由于整流電路固有的非線性特性，其向電網(wǎng)注入大量低次諧波電流，是電力系統(tǒng)中最主要的諧波源之一，從而對電力系統(tǒng)造成危害。

隨著可控開關(guān)器件Mosfet、IGBT、GTO的應用，一般通過在傳統(tǒng)的不控或半控整流電路前端串聯(lián)或并聯(lián)有源設(shè)備，吸收整流電路注入的大量無功和諧波電流，從而改善了電網(wǎng)側(cè)電流的波形質(zhì)量，取得了良好的效果，西安交通大學的王兆安教授在《諧波抑制和無功功率補償》一書中詳細闡述了該方法，然而該方式控制負載，可靠性低，對電網(wǎng)的適應性差。

傳統(tǒng)的采用無源濾波方式，在輸入端無源濾波器吸收諧波取得了良好的效果，然而存在無源濾波器體積大，重量大的問題。采用多脈波整流技術(shù)，可極大減小無源濾波器體積。然而當電網(wǎng)電壓存在輕微不平衡，在輸入電流中引入較大的低次諧波電流，導致輸入電流諧波無法滿足電網(wǎng)要求。

國內(nèi)外現(xiàn)有的整流系統(tǒng)采用半導體開關(guān)器件控制，可靠性低，對電網(wǎng)環(huán)境的適應性差，當電網(wǎng)存在諧波或者不對稱時，在輸入電流中會產(chǎn)生較大的諧波電流，嚴重的時候會導致系統(tǒng)的崩潰。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的整流電源系統(tǒng)在電網(wǎng)不對稱時較大的電流諧波的問題，提供一種新型整流電源系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種新型整流電源系統(tǒng)，包括依次連接的輸入電源、濾波電路、變壓器、整流電路、平衡電抗、濾波電容和放電電路；放電電路的輸出端與負載相連，并為負載提供直流電能；其中：

濾波電路用于吸收整流電路經(jīng)變壓器返回到輸入電源上的諧波電流；輸入電源為三相電源，變壓器將輸入的三相電壓變換為相差30度、幅值可調(diào)節(jié)的兩路三相輸出電壓；

整流電路包括相互并聯(lián)的第一整流模塊和第二整流模塊，兩路三相電壓分別通過第一整流模塊和第二整流模塊后轉(zhuǎn)換為直流電壓；

平衡電抗包括第一平衡電抗和第二平衡電抗，第一平衡電抗與整流電路的正極輸出端相連，第二平衡電抗與整流電路的負極輸出端相連，通過平衡電抗將整流電路輸出的兩路直流電壓進行并聯(lián)，消除整流電路輸出的直流電壓中的低頻六次紋波；

放電電路的輸入端與濾波電容并聯(lián)，直流電壓通過濾波電容抑制輸出直流電壓波動，放電電路用于在輸入電源停機后使濾波電容中的電荷快速泄放。

進一步地，本發(fā)明的濾波電路包括3路并聯(lián)的輸入濾波電感，3路輸入濾波電感分別與輸入電源的三相電壓相連；3路輸入濾波電感的輸出端分別并聯(lián)有11次諧波濾波電路、7次諧波濾波電路和5次諧波濾波電路。

進一步地，本發(fā)明的11次諧波濾波電路包括3個11次諧波濾波電感和3個11次諧波濾波電容；3個11次諧波濾波電路的輸入端分別與3路輸入濾波電感的輸出端相連，3個11次諧波濾波電路的輸出端分別與3個11次諧波濾波電容串聯(lián)后再連接成星型結(jié)構(gòu)；

7次諧波濾波電路包括3個7次諧波濾波電感和3個7次諧波濾波電容；3個7次諧波濾波電路的輸入端分別與3路輸入濾波電感的輸出端相連，3個7次諧波濾波電路的輸出端分別與3個7次諧波濾波電容串聯(lián)后再連接成星型結(jié)構(gòu)；

5次諧波濾波電路包括3個5次諧波濾波電感和3個5次諧波濾波電容；3個5次諧波濾波電路的輸入端分別與3路輸入濾波電感的輸出端相連，3個5次諧波濾波電路的輸出端分別與3個5次諧波濾波電容串聯(lián)后再連接成星型結(jié)構(gòu)。

進一步地，本發(fā)明的變壓器為軸向分裂差接星形自耦式變壓器，變壓器磁芯采用三相芯式結(jié)構(gòu)，每相磁柱上包含一個大繞組和兩個繞向相反的小繞組。

進一步地，本發(fā)明的變壓器磁芯包括第一磁芯磁柱、第二磁芯磁柱和第三磁芯磁柱，其中：

第一磁芯磁柱上設(shè)置有第一大繞組，以及與第一大繞組繞向相同的第一小繞組和第二小繞組，靠近第一大繞組輸入端的位置設(shè)置有第一抽頭；

第二磁芯磁柱上設(shè)置有第二大繞組，以及與第二大繞組繞向相同的第三小繞組和第四小繞組，靠近第二大繞組輸入端的位置設(shè)置有第二抽頭；

第三磁芯磁柱上設(shè)置有第三大繞組，以及與第三大繞組繞向相同的第五小繞組和第六小繞組，靠近第三大繞組輸入端的位置設(shè)置有第三抽頭；

第一大繞組、第二大繞組和第三大繞組的輸出端均相連；