專利名稱:無源單相低諧波整流的方法及裝置的制作方法
本發(fā)明是一種顯著降低整流裝置產(chǎn)生的電流諧波含量——THD的方法，屬于交流——直流電源變換設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域：
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傳統(tǒng)的交流——直流不可控(二極管)整流廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，但在交流電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生嚴(yán)重的電流諧波，功率因數(shù)也因此而下降。為了減少這種由整流裝置產(chǎn)生的諧波污染，有兩種基本方法。一種是增加一額外的諧波濾波裝置，采取邊污染邊治理，即治表的方法。顯然這種方法不能從根本上解決問題，且成本也高。另一種是治本的方法，即研制低諧波的整流裝置取代高諧波的整流裝置，使諧波污染降到最低水平。近年來人們研制出了交流電網(wǎng)側(cè)電流波形接近正弦波的低諧波整流裝置，利用微電子技術(shù)實時、智能控制全控型電力電子器件通、斷。但由于控制復(fù)雜，價格昂貴，運行不可靠，再加上目前功率較小，嚴(yán)重制約了這種裝置的推廣。另外，基于無源L、C網(wǎng)絡(luò)的簡單、成本低廉、運行可靠的優(yōu)點，人們一直致力于尋求一種無源的低諧波整流裝置，相繼提出了許多方案，但效果均不佳。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效果好的無源單相低諧波整流的方法及裝置。
本發(fā)明的方案是首先從整流器的輸入端輸入交流電流，從整流器的輸出端輸出含有諧波的直流電流，然后將該直流電流中的諧波部分回饋到整流器的輸入端即將二次諧波正、反相交替注入單相整流裝置的電源輸入端來抵消電流中所含諧波的含量，最后由整流裝置的輸出端輸出直流電流。諧波注入抵消部分由電感和電容相串聯(lián)所組成，當(dāng)諧波注入抵消部分接在整流器的輸出端時，諧波注入抵消部分的二端分別接在整流器的正、負(fù)兩端形成并聯(lián)通道，當(dāng)諧波注入抵消部分跨接在整流器的兩端時，電感器和電容相串聯(lián)后，電感的一端接在整流器輸出端的正端，電容的一端采用兩只電容分別接電源兩個輸入端上形成回饋通道。其基本結(jié)構(gòu)有四種現(xiàn)分別敘述第一種是采用回饋通道和并聯(lián)通道共同作用來抵消諧波，由電容C11、C21和Cc1及電感Lc1所組成。其中電感Lc1和電容Cc1相串聯(lián)后，并接在單相橋式整流裝置的輸出端，電容C11、C21的一端分別接在單相橋式整流的電源輸入端，另一端連接在一起與電感Lc1和電容Cc1的結(jié)點P相接。第二種是僅用回饋通道諧波注入來抵消諧波，回饋通道由一只電感Lf和兩只電容C1、C2所組成。電感Lf的一端接在單相橋式整流裝置的輸出端，另一端分別與電容C1、C2相連接，電容C1、C2的另一端分別與單相橋式整流裝置的電流輸入端相連接。第三種是僅通過并聯(lián)通道的諧波注入來抵消諧波，并聯(lián)通道由一只電感Lc和一只電容Cc所組成。電感Lc和電容Cc相串聯(lián)后并接單相橋式整流裝置的輸出端。第四種是采用二套并聯(lián)的整流裝置時電感L′和電容C′相串聯(lián)后并聯(lián)于其中的一套整流裝置整流器的輸出端。
本發(fā)明的原理是通過增加一無源諧振電路，將單相橋式整流固有的二次諧波正、反相交替注入交流輸入端，來抵消電流中所含的大部分諧波分量。當(dāng)采用第一種結(jié)構(gòu)時，通過調(diào)整該結(jié)構(gòu)中各電容量的相對大小，就可以調(diào)整電容之間的比值關(guān)系，可調(diào)整注入系數(shù)ρ(即所注入的二次諧波峰值與負(fù)載直流之比)，達(dá)到最佳的諧波抵消效果，可使THD從原來的50％左右下降到10％以下。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1.諧波抵消效果好，最優(yōu)方案可使電流諧波含量THD從50％降至10％以下，且無功率損耗。
2.采用簡單的無源網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)連結(jié)，結(jié)構(gòu)造價低，易于實現(xiàn)且運行可靠。
3.負(fù)載變化若干倍的情況下，對抵消的效果基本沒有影響，適應(yīng)性強。
4.各種參數(shù)漂移對抵消效果影響不大。如電網(wǎng)頻率漂移±1％且組成無源諧振網(wǎng)絡(luò)的L、C參數(shù)漂移±3％時，補償后的網(wǎng)側(cè)電流諧波含量THD＜15％，最小時僅為6.3％。
本發(fā)明的方法與裝置不僅在新型整流裝置的制造方面有很高的應(yīng)用價值，而且在設(shè)備的改造中，應(yīng)用的前景也是非常廣闊的。

圖1是本發(fā)明中采用回饋通道和并聯(lián)通道共同作用的抵消方法時的電路結(jié)構(gòu)原理圖。其中RL為負(fù)載，L0為平波電抗器。
圖2是本發(fā)明中僅用回饋通道諧波注入的抵消方法時的電路結(jié)構(gòu)原理圖。其中RL為負(fù)載，L0為平波電抗器。
圖3是本發(fā)明中僅通過并聯(lián)通道的諧波注入抵消方法時的電路結(jié)構(gòu)原理圖。其中RL為負(fù)載，L0為平波電抗器。
圖4是本發(fā)明中采用兩套并聯(lián)的整流裝置的電路結(jié)構(gòu)原理圖。其中RL為負(fù)載，L0為平波電抗器。
圖5是本發(fā)明裝置電源輸入端的合成電流波形示意圖。
本發(fā)明的實施方案如下實施例1采用回饋通道和并聯(lián)通道共同作用的抵消方法時，回饋部分由電容C11、C21、Cc1和電感Lc1所組成，電感Lc1與電容Cc1相串聯(lián)接在單相橋式整流裝置的輸出端，電容C11、C21的一端分別接在單相橋式整流裝置的電源輸入端，兩電容的另一端接在一起與電感Lc1和電容Cc1的結(jié)點P相連接。當(dāng)C11＝C21，注入系數(shù)
。因此，同時調(diào)節(jié)C11、C21和Cc1的相對大小，即調(diào)整電容之間的比值關(guān)系就可以實現(xiàn)注入系數(shù)ρ的調(diào)節(jié)，當(dāng)ρ＝0.664時，達(dá)到最佳抵消效果。
實施例2僅用回饋通道諧波注入的抵消方法時，回饋通道由電感Lf及電容C1、C2所構(gòu)成，電感Lf的一端與單相橋式整流裝置的輸出端相連接，另一端與電容C1、C2相連接，電容C1、C2的另一端分別與單相橋式整流裝置的電源輸入端相接。當(dāng)C1＝C2，諧波注入系數(shù)ρ＝0.5，諧波含量THD＝13.73％，是欠抵消，略差于最佳工作點。但這個方案結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。根據(jù)實際情況，可將回饋通道設(shè)置成兩組相同結(jié)構(gòu)的對稱回饋通道的諧波注入抵消電路，進(jìn)行過抵消。要使得注入系數(shù)ρ為最佳值，可分別在每一個回饋通道中串入一只電阻，改變電阻值的大小，可以調(diào)節(jié)注入系數(shù)ρ達(dá)到最佳抵消效果，但此時在電阻有功率損耗。
實施例3僅通過并聯(lián)通道的諧波注入抵消方案時，回饋部分由一只電容Cc和只電感Lc所組成，電感Lc和電容Cc相串聯(lián)后并接在單相橋式整流裝置的輸出端。這時注入系數(shù)ρ＝1，是過抵消。同樣在Lc和Cc的串聯(lián)電路中串聯(lián)一只電阻可以改變注入系數(shù)的大小，以達(dá)到最佳抵消效果。
實施例4采用二套并聯(lián)的整流裝置時，電感L′和電容C′相串聯(lián)后并接在其中的一套整流裝置中整流器的輸出端。這樣做可以省掉一套L、C裝置，進(jìn)一步降低成本。
根據(jù)以上所述，便可實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種無源單相低諧波整流的方法，其特征在于該方法是首先從整流器的輸入端輸入交流電流，從整流器的輸出端輸出含有諧波的直流電流，然后將該直流電流中的諧波部分回饋到整流器的輸入端即將二次諧波正、反相交替注入單相整流裝置的電源輸入端來抵消電流中所含諧波的含量，最后由整流裝置的輸出端輸出直流電流。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求
1方法的裝置，由整流部分及諧波注入部分所組成，其特征在于諧波注入抵消部分由電感和電容相串聯(lián)所組成，當(dāng)諧波注入抵消部分接在整流器的輸出端時，諧波注入抵消部分的二端分別接在整流器的正、負(fù)兩端形成并聯(lián)通道。
3.一種實現(xiàn)權(quán)利要求
1方法的裝置，由整流部分的諧波注入部分所組成，其特征在于當(dāng)諧波注入抵消部分跨接在整流器的兩端時，電感器和電容相串聯(lián)后，電感的一端接在整流器輸出端的正端，電容的一端采用兩只電容分別接電源兩個輸入端上，形成回饋通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的無源單相低諧波整流的裝置，其特征在于回饋通道由一只電感(Lf)和兩只電容(C1、C2)所組成，電感(Lf)的一端接在單相橋式整流裝置的輸出端，另一端分別與電容(C1、C2)相連接，電容(C1、C2)的另一端分別與單相橋式整流裝置的電流輸入端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的無源單相低諧波整流的裝置，其特征在于并聯(lián)通道由一只電感(Lc)和一只電容(Cc)所組成，電感(Lc)和電容(Cc)相串聯(lián)后并接在單相橋式整流裝置的輸出端。
6.一種實現(xiàn)權(quán)利要求
1方法的裝置，由整流部分和諧波注入部分所組成，其特征在于采用回饋通道和并聯(lián)通道共同作用來抵消諧波，由電容(C11、C21、Cc1)及電感(Lc1)所組成，其中電感(Lc1)和電容(Cc1)相串聯(lián)后，并接在單相橋式整流裝置的輸出端，電容(C11、C21)的一端分別接在單相橋式整流的裝置的電源輸入端，另一端連接在一起與電感(Lc1)和電容(CcL)的結(jié)點(P)相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的無源單相低諧波整流的裝置，其特征在于采用兩套并聯(lián)的整流裝置時，電感(L′)和電容(C′)相串聯(lián)后并聯(lián)于其中一套整流裝置中整流器的輸出端。
專利摘要
無源單相低諧波整流的方法及裝置是一種顯著降低整流裝置所引起的電網(wǎng)電流諧波含量-THD的方法。該方法是首先從整流器的輸入端輸入交流電流，從整流器的輸出端輸出含有諧波的直流電流，然后將該直流電流中的諧波部分回饋到整流器的輸入端即將二次諧波正、反相交替注入單相整流裝置的電源輸入端來抵消電流中所含諧波的含量，最后由整流裝置的輸出端輸出直流電流。最佳抵消的效果可使THD由50%降低到10%以下。
文檔編號H02M7/06GKCN1049772SQ96117153
公開日2000年2月23日 申請日期1996年10月31日
發(fā)明者戴先中, 徐以榮, 何丹 申請人:東南大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (1),