[發明專利]基于改進型雙抽頭雙平衡電抗器的自耦型24脈波整流器

有效

• 申請號: 202110297009.3
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112821785B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 王景芳;陳安臣;張新月;姚緒梁;呂雨生;張宗慶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02M7/06
• 分類號: H02M7/06;H02M1/12
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

基于改進型雙抽頭雙平衡電抗器的自耦型24脈波整流器，屬于電力電子技術領域。為了解決如何在減少直流側附加二極管的個數和導通損耗的同時，進一步抑制整流器的輸入電流諧波的問題。本發明包括自耦型移相變壓器、第一組三相整流橋、第二組三相整流橋和雙平衡電抗器脈波倍增電路；其中，雙平衡電抗器脈波倍增電路包括第一五抽頭平衡電抗器、第二五抽頭平衡電抗器、第一輔助二極管D_m1和第二輔助二極管D_m2。本發明主要用于實現整流。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域。

背景技術

與隔離型12脈波整流器相比，自耦型12脈波整流器具有系統容量低、體積小、重量輕和成本低等優點，被廣泛應用于交、直流兩側不需要隔離的大功率工業應用場合，例如直驅式風力發電、航空供電系統和變頻驅動系統。盡管它能抵消輸入電流中的5，7次諧波，但輸入電流中仍然含有大量諧波，不能滿足IEEE-519等諧波標準的要求。

為了有效抑制輸入電流諧波，多種諧波抑制方法被提出。其中通過增加整流器的脈波數來抑制整流器的輸入電流諧波是最有效的方法之一。當前增加自耦型12脈波整流器脈波數的方法主要有兩種。

一是通過增加自耦型移相變壓器的輸出電壓相數來增加整流器的脈波數，利用該方法，可得到自耦型18、20和24脈波整流器。然而，隨著整流器脈波數的增加，自耦型移相變壓器的設計變得越來越復雜，整流器的元件數量成倍增加，這提高了整流器的復雜度和成本。

另一種方法是采用抽頭平衡電抗器來倍增自耦型12脈波整流器的脈波數，得到基于抽頭平衡電抗器的自耦型24脈波整流器，有效降低了輸入電流THD和輸出電壓的脈動。但它們的直流側需要采用兩個零序電流抑制電抗器和一個抽頭平衡電抗器，所需磁性器件個數較多，電路結構復雜。

為了進一步減少所需的磁性器件個數，可通過在直流側引入兩個抽頭平衡電抗器來增加整流器的脈波數，但其倍增整流器脈波數的能力有限，只能將自耦型12脈波整流器升級為自耦型18脈波整流器，輸入電流THD仍然較高，仍就不能滿足IEEE-519等諧波標準的要求。此外，兩個抽頭平衡電抗器中的四個二極管串聯在負載通路，產生的導通損耗嚴重，不易應用于大電流工業場合。

發明內容

本發明目的是為了解決如何在減少直流側附加二極管的個數和導通損耗的同時，進一步抑制整流器的輸入電流諧波的問題，提供了一種基于改進型雙抽頭雙平衡電抗器的自耦型24脈波整流器。

基于改進型雙抽頭雙平衡電抗器的自耦型24脈波整流器，包括自耦型移相變壓器1、第一組三相整流橋2、第二組三相整流橋3和雙平衡電抗器脈波倍增電路；其中，雙平衡電抗器脈波倍增電路包括第一五抽頭平衡電抗器4、第二五抽頭平衡電抗器5、第一輔助二極管D_m1和第二輔助二極管D_m2；

第一五抽頭平衡電抗器4包括五個抽頭，且五個抽頭從左至右依次為抽頭m₁至m₅；

第二五抽頭平衡電抗器5包括五個抽頭，且五個抽頭從左至右依次為抽頭n₁至n₅；

自耦型移相變壓器1用于對電網輸出的三相交流電壓進行移相后，輸出兩組幅值相等、相位相差30°的三相交流電壓，并將輸出的兩組三相交流電壓分別送至第一組三相整流橋2和第二組三相整流橋3進行整流；

雙平衡電抗器脈波倍增電路，用于生成方波環流來增加第一組三相整流橋2和第二組三相整流橋3輸出的電流和電壓的狀態數，從而實現脈波倍增；

第一組三相整流橋2的正輸出端與第一五抽頭平衡電抗器4的抽頭m₂相連，第一組三相整流橋2的負輸出端與第二五抽頭平衡電抗器5的抽頭n₂相連；