双反星形不控整流器的直流侧双无源谐波抑制方法

提出一种应用于双反星形不控整流器的直流侧双无源谐波抑制方法。该方法使用多绕组平衡电抗器代替平衡电抗器,多绕组平衡电抗器的一次绕组与两个共阴极二极管组成两抽头变换器,二次绕组与另外两个共阴极二极管组成单相全波整流电路,两种无源电路共同构成双无源谐波抑制电路。在双无源谐波抑制电路的作用下,双反星形不控整流器的输出脉波数增加至原来的3倍,成为18脉波整流器。本文分析了双无源谐波抑制电路的工作模态,并从输入线电流总谐波畸变率(THD)值最小的角度出发,对多绕组平衡电抗器的匝比进行了优化设计。理论分析表明,使用直流侧双无源谐波抑制方法后,整流器输入线电流THD降低至10.1%,负载电压纹波也减小为7.56×10-3。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。另外,双无源谐波抑制方法中使用的都是无源器件,具有电路结构简单、易于实现等优点。     

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。     

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。     

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。     

使用六绕组隔离变压器的大电流整流器研究

为提高整流器的电流输出能力,设计了一种基于六绕组隔离变压器的大电流整流器。该整流器使用六绕组隔离变压器作为移相变压器,隔离变压器的原边绕组采用三角形联结,副边绕组相互独立,输出3组相位依次相差120°的单相电压,分别为3组单相整流桥供电,可有效增大电流输出能力。理论分析、仿真及实验结果表明,该大电流整流器的输入侧和负载侧的电能质量与传统的双反星形整流器相同,但电流输出能力为双反星形整流器的1.5倍;另外,该大电流整流器所用隔离变压器的容量要小于双反星形整流器所用变压器的容量,这在一定程度上可以提高该整流器的功率密度。     

过移相和欠移相对12脉波整流系统的影响及抑制措施

根据自耦变压器的绕组结构和电气量之间的关系,分析了移相角与绕组匝数的关系。定量分析了移相角与输入电流总谐波畸变率和输出电压纹波系数之间的关系,分析表明过移相和欠移相均会使输入电流总谐波畸变率和输出电压纹波系数增大;为抑制输入电流中的非特征次谐波,提出了谐波抑制电抗器和相间电抗器相结合的12脉波整流系统,该系统结构简单、对称性好。仿真和实验结果表明了理论分析的正确性,所提多脉波整流系统可有效抑制输入电流中的非特征次谐波,减少过移相和欠移相对12脉波整流系统的影响。     

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。     

一种电动汽车充电系统单相整流有源滤波方法

提出了一种应用于电动汽车一体化充电系统中的单相PWM整流有源滤波的控制方法,以抑制充电中单相整流电路的直流电压二次纹波。在单相电网电压充电时,这种控制方法能通过控制电机驱动器电路,复用其中的两相同时进行单相整流和有源滤波,在实现整流器单位功率因数运行、稳定输出直流电压的同时,减小直流侧电压的二次纹波,减小网侧输入电流的总谐波畸变率。对单相整流直流侧电压二次纹波的产生机理、有源滤波电路的拓扑结构、单相整流和有源滤波的控制原理和方法进行了详细地分析。最后搭建输入电压峰值110 V,输出直流电压220 V,负载等效电阻100Ω的仿真模型,通过仿真和实验结果验证了所提控制方法的可行性。     

A novel 12-pulse full-wave rectifier with simple circuit configuration

In this paper, a novel full-wave 12-pulse rectifier with simple circuit configuration is proposed. The proposed full-wave 12-pulse rectifier consists of a conventional six-pulse full-wave rectifier and an auxiliary single-phase full-bridge rectifier (ASFR). The ASFR extracts a rectangular current from the DC side of the rectifier to increase the output states of two three-phase half-wave rectifiers, then the conventional six-pulse full-wave rectifier is upgraded to a 12-pulse full-wave rectifier in accordance with the current relationship between AC and DC sides and the relationship between DC-side voltages. Since only a low-capacity ASFR (6.3% P_d) is needed, the proposed 12-pulse rectifier has the least number of components count, making it robust and simple to implement. The average output current of ASFR is only 6.7% of the load current, which makes it more suitable for low-voltage and high-current applications. A prototype with a power of 1 kW is built to verify the correctness of the theoretical analysis.     

一种高效率低输入纹波电流的光伏并网微逆变器

针对传统光伏系统存在热斑、整体效率低等问题,提出了一种高效率、低输入电流纹波的隔离型单相两级式光伏并网微逆变器。该微逆变器由前级DC/DC升压环节和后级逆变环节组成。DC/DC变换器采用有源钳位和倍压整流电路,使变压器原边开关管及副边整流二极管实现软开关,分析了其稳态下的工作原理并给出了变换器关键波形曲线;后级逆变环节应用软件锁相、脉宽调制等技术实现了逆变并网。提出了一种低成本的在中间母线电压环中加入扰动环节的方法,抑制了两级式逆变器直流输入侧存在的两倍交流输出频率的电流纹波。研制了一台220 W光伏微逆变器样机并进行了测试,实验结果证明了理论分析的可行性。     

Soft switching DC/DC converter with high voltage gain and less current ripple

A new soft switching three‐level converter with two DC/DC circuits in the primary side and current double rectifiers in the secondary side is presented to realize the zero‐voltage switching operation, reduce the transformer secondary winding turns and the output current ripple, and lessen the voltage rating of rectifier diodes. Two DC/DC pulse‐width modulation circuits sharing same power switches with interleaved half switching cycle are adopted in the proposed converter to reduce the current rating of transformer primary windings. Two inductors and four diodes are adopted in the secondary side to achieve current double rectifier, reduce output ripple current, and decrease the transformer secondary winding turns. Based on the pulse‐width modulation scheme, the power switchers can be turned on at zero‐voltage switching operation. Laboratory experiments with a 1.44 kW prototype are provided to verify the theoretical analysis. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于虚拟阻抗的两级式逆变器二次纹波电流传播特性及抑制策略

两级式单相逆变器的输出瞬时功率包含2倍于输出电压频率的脉动功率,致使前级DC/DC变换器的输入存在二次纹波电流。前级DC/DC变换器控制环路的优化是解决该问题有效且低成本的方法。通过环路等效,给出了单环控制以及双环控制的等效电路模型,基于虚拟阻抗的概念分析了电压外环以及电流内环在二次纹波电流传递过程中的作用。在此基础之上,解释并归纳了现有控制策略的抑制原理,指出其中存在的局限性,并给出了2种优化方案。最后,构建了1.5 kVA两级式单相逆变器原理样机进行了仿真及试验验证,验证了分析方法的可行性以及控制策略优化的有效性。     

直流电压含二次纹波条件下并网逆变器输出谐波抑制

单相并网逆变器及电网电压不对称情况下的三相并网逆变器,直流母线电压均含有明显的二倍工频纹波分量。受该纹波分量影响,逆变器交流侧输出含有明显的三次谐波,影响逆变器输出电能质量。针对上述问题,利用双重傅里叶变换和开关函数法对并网逆变器的输出谐波特性进行了分析,在此基础上提出了抑制单相和三相逆变器输出三次谐波的改进脉宽调制方法。该方法根据直流母线电压修正调制波,无需提取直流母线电压纹波分量信息,算法复杂度低,易于实现。通过开关函数法详细证明了新型调制方法的可行性,给出了基于该调制方法的单相及三相光伏逆变器的控制策略。仿真验证了所提调制方法可显著降低直流母线电压含二次纹波条件下并网逆变器的输出三次谐波成分。     

基于纹波电压补偿的单相PWM可逆整流器的研究

本文在分析单相PWM整流器工作原理的基础上,采用补偿输出纹波电压的方法改进了传统的电压电流双闭环控制策略,并在Simulink环境中对单相可逆整流器模型进行了仿真,仿真结果表明采用补偿输出纹波电压的方法可以有效降低由输出纹波电压引起的输入电流畸变,从而减少对电网的污染。