基于非常规平衡电抗器的直流侧谐波抑制方法

为提高多脉波整流器的谐波抑制能力,提出一种基于非常规平衡电抗器的直流侧谐波抑制方法.在常规平衡电抗器的基础上,增加一次侧抽头数和二次绕组,并通过一次侧抽头控制电路和二次侧整流电路与负载相连,进而提高整流器输出电压脉波数和输入电流的阶梯数,降低了输入电流总谐波畸变率(THD).以输入线电流THD最小为目标,分析非常规平衡电抗器的工作模式和参数优化设计方法.实验结果验证了理论分析的正确性,应用非常规平衡电抗器后,并联型整流器的输出脉波数可从12脉波增加至24、36、48脉波,输入线电流THD由15.15％降低至3.81％,谐波抑制能力得到显著提升.     

一种使用无源谐波抑制方法的多脉波整流器

提出一种使用直流侧无源谐波抑制方法的多脉波整流器及其设计方法,该方法采用一组单相整流桥产生环流,调节多脉波整流器的输入线电流。单相整流桥的输入端与平衡电抗器的二次侧相连,其输出端与负载相连,将吸收的谐波能量回馈给负载。分析单相整流桥的几种运行模态,设计平衡电抗器的最佳匝比。所提出的多脉波整流器是一种24脉波整流器,其输入线电流的THD理论上约为7.6%。仿真和实验结果表明,该多脉波整流器输入线电流的THD低于5%。此外,该多脉波整流器具有易于实现且谐波抑制成本低的优点。     

一种基于全波平衡电抗器的双反星形12脉波整流器

为了有效抑制常规双反星形整流器的输入电流谐波和输出电压脉动,提出一种基于全波平衡电抗器的双反星形12脉波整流器。所提出的12脉波整流器由常规的双反星形整流器和全波平衡电抗器组成。全波平衡电抗器中含有带副边绕组的平衡电抗器和辅助单相全波整流器,辅助单相全波整流器通过从平衡电抗器的副边绕组提取方波电流来增加2个三相半波整流桥的输出电流和电压模态,然后依据交直流两侧电流和直流侧电压的关系,将双反星形整流器的脉波数从6倍增到12,显著抑制了输入电流谐波和输出电压脉动。因流过辅助单相全波整流器的电流仅为负载电流的6.69%,相较于现有基于抽头平衡电抗器的脉波倍增方法,所提方法除具备电路结构简单可靠、易于实现和成本低廉等优点外,还具有更小的附加导通损耗,更适用于低压大功率工业场合。研制了一台功率为1.1 kW的实验样机,验证了理论分析的正确性和该方法的有效性。     

一种大电流整流器的谐波抑制方法研究

针对应用星形联结自耦变压器的大电流整流器,提出一种应用有源平衡电抗器(AIPR)抑制其输入电流谐波的方法。分析不使用有源平衡电抗器时的输入电流、负载电压及自耦变压器的容量;给出有源平衡电抗器副边所接辅助电路的拓扑及其控制方法;当整流器输入电流谐波得到最大抑制时,确定辅助电路输入电流的幅值、频率和相位,并计算有源平衡电抗器对负载电压、自耦变压器容量的影响。实验结果表明,使用有源平衡电抗器后,整流器的输入电流总谐波畸变率(THD)由27%降到了3. 7%,输入电流谐波得到显著抑制;辅助电路的容量仅为负载功率的5. 1%,谐波抑制代价较小;负载电压不受有源谐波抑制方法的影响,仍为6脉波;有源谐波抑制方法改变了星形联结自耦变压器的绕组电流,导致其容量由95%上升到105%。     

基于直流侧有源谐波抑制方法的高功率密度多脉波整流器

为提高多脉波整流器的谐波抑制能力和功率密度,提出了一种使用直流侧有源谐波抑制方法和星形联结自耦变压器的多脉波整流器。该整流器的两个整流桥分别与两个Boost变换器相连,通过控制Boost电路的输入电感电流使整流器输入电流近似为正弦波;使用星形联结自耦变压器作为移相变压器,该变压器绕组结构交互联结,可显著降低变压器的容量,提高系统的功率密度。计算了使整流器输入电流为正弦波时的Boost变换器电感电流理论波形,并给出了可实现的电感电流波形,进一步分析了直流侧谐波抑制方法对星形联结自耦变压器容量的影响。仿真及实验结果表明,该整流器可有效抑制输入电流谐波,且具有较高的功率密度。     

一种带辅助无源电流形成电路的低谐波多脉波整流器

为进一步提高12脉波整流器的谐波抑制性能,该文提出一种带辅助无源电流形成电路(passive current waveshaping circuit,PCWC)的低谐波多脉波整流器。所提出的多脉波整流器由常规12脉波整流器和PCWC组成。PCWC安装在12脉波整流器的直流侧并包含1个带副边绕组的平衡电抗器(modified inter-phase reactor,M-IPR)和2个辅助单相整流器(auxiliary single-phase rectifiers,ASRs)。2个ASRs的共同调制首先将整流桥输出电流的电平数从1增加到4,然后根据交直流侧电流关系将整流器的脉波数由12提高到36,进而获得THD小于5%的近似正弦输入电流。该方法无需使用有源开关器件,仅需额外增加2个小容量的辅助单相全桥整流器,具有电路结构简单,易于实现,可靠性高等优点。搭建1台功率为2kW的试验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种适用于HVDC带双无源谐波注入的串联型36脉波整流器

为了提升海上风电并网HVDC系统中的串联型二极管多脉波整流器的谐波抑制能力,提出一种基于直流回路双无源注入电路的串联型36脉波整流器。该整流器采用两个辅助无源注入电路,通过电流调制后产生电压注入谐波,最终可将交流侧输入相电压由12阶梯波倍增至36阶梯波。分析了双无源注入电路工作原理及特性。在此基础上,推导了整流器交流侧输入电压表达式。并以电压谐波畸变率最小为目标,设计了注入变压器的匝比参数。最后结合工程应用,讨论了辅助无源电路中二极管开路故障时系统的容错能力。理论分析及仿真结果表明,所提出的整流器具有谐波抑制能力强、结构简单、可靠性高和鲁棒性强等优点,更适用于高电压大功率场合。     

基于直流侧无源电压谐波注入法的串联型24脉波整流器

为抑制串联型多脉波整流器的输入电流谐波,提出一种直流侧电压谐波注入法。该方法通过谐波注入电路产生6倍电网电压频率的电压谐波,并通过谐波注入变压器注入串联型多脉波整流器的直流侧,使整流器输入电流的波形近似为正弦;借助开关函数法,分析移相变压器输入电压24阶梯波的形成过程;从移相变压器输入电压总谐波畸变率(THD)值最小角度出发,设计注入变压器的最佳匝比。仿真和实验结果表明,使用谐波注入电路后,整流器的输入功率因数由97.43%提高到98.94%,电能质量得到明显提高;移相变压器的输入电压由12阶梯波变为24阶梯波,其THD值由9.74%降到3.34%,输入电流THD值由7.62%降到2.65%,整流器的谐波抑制性能得到显著提升。     

输入侧断相对多脉波整流器直流侧谐波抑制方法的影响

为描述多脉波整流器断相时的故障特征,分析了断相对使用直流侧谐波抑制方法的多脉波整流器的影响。以使用两抽头变换器的24脉波整流器和使用有源平衡电抗器的12脉波整流器为例,分析了正常工作和断相运行时整流器各处的电压和电流特征。通过理论分析和实验验证,结果表明断相会导致两整流桥输出电压的瞬时差等于零,进而使抽头变换器和有源平衡电抗器不能产生环流去抑制输入电流谐波;同时,断相运行也将使负载电压纹波显著增大,即断相将导致输入侧和负载侧电能质量恶化。相关结论可为并联型多脉波整流器断相故障的分析和实时处理提供理论依据。     

基于新型低损耗平衡变换技术的多相整流系统

常规抽头式平衡电抗器技术可有效抑制大功率多相整流器的网侧电流谐波,但负载电流全部流经抽头二极管。这一情况致使二极管导通损耗严重,制约了该技术的应用。为此,提出一种结构简单、可靠性高的谐波抑制方法。该方法从常规六相整流系统的直流侧入手,在常规平衡电抗器上增设一个中心抽头式的绕组,通过合理配置其匝比,并在此绕组与负载之间串接单相全波整流器即可实现。利用该方法对原整流系统电流进行调制,可使原整流器从12脉波工作状态转变为24脉波工作状态。该方法不仅可取得与两抽头变换法一样的网侧电流谐波抑制效果,与两抽头变换法相比,还可使单相全波整流器二极管的平均电流不超过负载电流的2%,即可有效解决了传统抽头变换法因高损耗带来的问题。理论分析、仿真及实验结果均验证了所提方法的正确性和有效性。     

多脉波整流器直流侧无源谐波抑制机理研究

为提高多脉波整流器的直流侧无源谐波抑制能力,研究了基于两抽头变换器的24脉波整流器直流侧谐波抑制机理。根据抽头变换器的结构及安匝平衡原理,分析了抽头变换器的功能及工作模式,研究了抽头变换器的工作模式对整流桥输出电流、整流器输入电流及负载电压的影响,给出了抽头变换器变比的理论最优值。理论分析及实验结果表明,抽头变换器的端电压会使其所接的两个二极管交替导通,对整流桥输出电流进行调制,进而产生环流,该环流流经交流侧时会抵消原输入电流中的12k±1(k为奇数)次谐波。另外,抽头变换器所接的两个二极管的交替导通,会在负载上产生附加电压,附加电压的存在可以显著降低负载电压的纹波系数。相应的实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于移相电抗器的三相无源PFC整流电路的Matlab仿真

介绍移相电抗器在三相无源PFC电路中的工作原理,在对大电容滤波的三相不控整流电路进行仿真分析的基础上,给出了基于移相电抗器的三相无源PFC整流电路.该电路主要通过在原有电路中加入三相移相电抗器和12脉波整流器来实现三相整流电路功率因数校正和降低输入电流总谐波畸变的目的.通过优化参数配置,仿真结果显示功率因数由0.456提高到0.987,输入电流总谐波畸变THD下降到0.1以下.     

一种带PWM电流源的12脉波整流器研究

12脉波整流电路的输入电流含有大量谐波,在大功率场合会产生严重的危害.为此研究了一种带有源PWM电流源的12脉波整流器,通过增加一个小功率的半桥逆变电源,将其产生的特定三角波电流注入到整流器直流侧,即可有效抑制电网三相电流的谐波,使电网输入电流接近正弦波.分析了该整流器的谐波抑制原理,给出了有源PWM电流源的硬件实现方案.实验结果表明该系统结构简单,谐波抑制效果好,有较高的实用价值.     

一种直流侧使用低损耗无源脉波倍增电路的并联型24脉波整流器

传统无源式抽头平衡变换器虽然可以降低12脉波整流器的网侧电流总谐波畸变率，但其抽头与负载回路串联引起的高损耗问题严重制约了该方法在大功率整流场合的应用。为此，提出一种损耗低、易于实现的无源谐波抑制方案。该方案仅需在12脉波整流器的直流侧配置两个具有对称结构的双抽头平衡变换器，利用辅助二极管调制原理产生的方波电流，将整流器的脉波数由12倍增至24倍。与无源式两抽头平衡变换器相比，所提方案在实现相同的谐波抑制效果前提下，降低辅助二极管电流有效值至2%。所提方案具有鲁棒性强、损耗低和易于实现的优点，更适合应用于低压大电流场合。     

串联型12脉波整流器无源脉波倍增策略

多脉波整流器作为交流发电机与直流母线的通用接口，在航空航天、船舶电推进等领域有着广泛的应用。为了提高串联型多脉波整流器的电能质量，并增强其可靠性，提出一种无源脉波倍增策略。根据整流器的拓扑结构，分析整流器的工作模态，并根据工作模态研究整流器的工作波形；根据整流器的拓扑结构以及工作波形，得到输入电压与注入变压器匝数比的定量关系，并根据定量关系获得最优匝比，完成无源脉波倍增电路的设计。实验结果表明，使用脉波倍增策略后，整流器输入电压的总谐波畸变率（THD）由8.6%降至4.4%，输入电流的THD由6.5%降至2.6%，注入变压器容量仅为负载功率的2%。所提出的无源脉波倍增策略成本低、损耗小，且具有良好的谐波抑制能力。     

一种直流侧带混合谐波抑制电路的24脉波整流器

常规12脉波整流器会对电网造成大量谐波污染。为同时提高整流器交、直流侧电能质量,提出了一种直流侧带混合谐波抑制电路(Hybrid Harmonic Suppression Circuit, HHSC)的24脉波整流器。所提整流器由常规12脉波整流器、抽头变换器(Tapped Inter-Phase Converter, TIPC)和补偿电路(Compensation Circuit, CC)组成。TIPC的输出端与负载串联,直接调制整流桥的输出电流和电压。CC与负载并联,间接调制整流桥的输出电流,然后根据交、直流两侧电流关系和直流侧电压关系,最终使整流器输入电流接近正弦波,输出电压由12脉波倍增至24脉波。该方法仅需小容量(仅为输出功率的2.65%)的HHSC即可有效降低输入电流谐波和输出电压纹波,具有高谐波抑制性能、低谐波抑制代价等优点。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于无源半桥辅助电路的24脉航空变压整流器

为将变压整流器谐波能量再次利用提高能量转换效率和提高输入电流谐波含量和输出电压纹波含量抑制性能,该文提出一个应用在直流侧的无源高可靠性半桥辅助电路。辅助电路输出端与负载并联连接,将谐波能量再次利用转换为直流反馈至负载两端,产生一个具有15°相移的附加电压,负载电压由24个相位相差15°的电压矢量合成,形成24脉波直流输出。辅助电路迫使两组三相整流桥三种模态运行：并联运行和分别独立运行,对变压整流器输入电流进行调制,形成24个阶梯波,抑制输入电流谐波含量。对提出的24脉变压整流器电路结构、谐波抑制机制和工作模态进行分析。所提出的24脉波变压整流器结构简单,不需要同步控制信号,鲁棒性和实用性好,提高了能量的转换效率,输入电流具有良好的正弦性,可以直接满足航空航天谐波标准。     

基于直流侧混合电压谐波注入的低谐波串联36脉波整流器

为满足整流器高电压输出和提升串联12脉波整流器谐波抑制能力,提出一种使用直流侧混合脉波倍增技术的低谐波串联36脉波整流器。基于隔离型串联12脉波整流器,在其直流侧设置混合电压谐波注入电路且负载端并联滤波电容,可同时抑制交、直流侧谐波,实现低谐波运行。混合谐波注入电路参与调制两个整流桥间电流和电压波形,最终使交流侧输入电压阶梯数由12提升至36。该文分析所提36脉波整流器工作机理,设计注入变压器最优电压比、功率管IGBT导通角及其控制电路,研究正常状态下和IGBT故障下整流器的运行特性,并使用硬件在环（HIL）测试系统验证了理论分析的正确性。实验结果表明,所提整流器器件利用率高、谐波含量低,IGBT故障下具备鲁棒性强、输出电压增益高的特点,可应用于高电压、高功率变流场合。     

直流侧带PWM整流器的12脉波整流系统及其负载适应性

提出一种直流侧带小容量单相PWM整流器的12脉波整流系统,通过环流抑制谐波机理,分析得出控制辅助PWM整流器工作在单位功率因数状态,使系统直流侧产生合适的三角波环流,能够显著抑制输入电流谐波。对于大功率整流系统常用的LR和LCR型负载,分析了输入电流THD值与负载参数的关系,系统均能达到较好的谐波抑制效果。研制了一台额定功率为6.4kW的系统,额定负载下输入电流THD值约为1%,实验结果验证了系统负载适应性及其在大功率场合的应用价值。     

基于变压器延边三角形接法的36脉波整流系统研究

在大功率整流领域,通常采用多脉波整流技术来降低整流系统谐波含量,提高功率因数。提出了一种基于移相变压器延边三角形接法的36脉波整流系统结构,分析了整流系统的工作原理、系统网侧输入电流特性及直流输出电压特性,给出了移相变压器绕组参数计算方法,并推导了平衡电抗器选择条件。利用MATLAB/Simulink建立了36脉波整流系统模型,对理论分析进行了仿真验证,观测了传统6脉波整流系统和36脉波整流系统的输出电压波形及网侧电流谐波含量。对比了不同程度电网不平衡情况下,36脉波整流系统与传统6脉波整流系统输出电压波形、网侧电压总谐波含量(THD)和电流谐波含量。实验结果表明,36脉波整流系统整流电压波形和网侧电流谐波含量与理论分析一致,能够有效降低网侧电流谐波含量和输出电压脉动,且具有较好的抵抗电网不平衡的能力,较6脉波整流系统有很大的优越性。