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.     

一种直流侧串联辅助单相整流器的24脉波整流器

为进一步抑制12脉波整流器的输入电流谐波和输出电压纹波,提出一种直流侧串联辅助单相整流器(auxiliary single-phase rectifier,ASR)的24脉波整流器.该多脉波整流器由常规12脉波整流器、带副边绕组的平衡电抗器及ASR组成.首先,ASR的输出直接串联在负载通路对整流桥的输出电流进行调制并增...     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于模式识别的复杂二十四脉波可控整流电路故障诊断方法

对带有多个平衡电抗器的复杂二十四脉波可控整流电路在各种故障情况下的整流电压波形进行了详细分析和归类,定义“伪面积向量”以建立故障特征向量,然后根据故障特征向量的个数M进行分类,确定使用多个并联子网络中的一个,再利用BP子网络识别出故障类。最后根据三值逻辑编码中首次出现异常信息的位置诊断出故障类中的具体故障元。提出一种基于模式识别的故障诊断方法,并总结了本方法的特点。仿真实验结果表明,该方法能够快速、准确地同时诊断出各种故障。     

航空用24脉波自耦变压整流装置的研究

从抑制谐波电流和减小体积质量的目的出发,设计了基于星形连接自耦变压器的24脉波自耦变压整流装置(ATRU),提出了采用4组相间变压器并联整流桥输出的方法来简化电路。介绍了ATRU的工作原理,分析了整流电路的等效容量。对相间变压器的结构和工作机理进行了详细分析。在Saber仿真的基础上,研制了一台18 k W ATRU原理样机。实验结果表明改进了相间变压器的24脉波ATRU不仅能够保证各个整流桥独立工作,降低输入电流的总谐波畸变,而且通过降低整流装置的等效容量,有效减小了其体积和质量,简化了电路结构。     

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。     

A method for harmonic reduction on the source side of a parallel-connected thyristor converter having an interphase reactor

A parallel-connected twelve-pulse thyristor converter consisting of two six-pulse groups with an interphase reactor has been used for low-voltage high-current dc power supplies because of its high efficiency compared with a series one. It seems to be the most suitable converter for superconducting magnetic energy storage systems (SMES), which are expected to be used in actual power systems in the near future as a power system stabilizer. Harmonic reduction on the source side is required for such large-capacity thyristor converters. A number of methods have been proposed. These methods, however, require additional devices. Thus, a simple parallel-connected converter without any additional device remains to be constructed to reduce harmonic currents on the source side. This paper attempts to construct a simple 12-pulse thyristor converter by proposing a novel design concept of the interphase reactor. This method proposed here requires no additional devices and only reducing the inductance of the interphase reactor. The source current of the 12-pulse thyristor converter with the reduced inductance interphase reactor approaches sinusoidal waveforms, which are approximately equivalent to those of the 36-pulse thyristor converter. Simulation results show that decreasing the inductance of the interphase reactor contributes to reducing harmonic currents on the source side. In addition to the simulation results, experimental results verify the validity and practicability of the proposed novel design concept of the interphase reactor. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 121(1): 82–90, 1997