一種基于高頻隔離的可回饋電網(wǎng)型多功能無(wú)功諧波發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子變流器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種能量可回饋電網(wǎng)的大功率 無(wú)功諧波發(fā)生器。適用于有源濾波器、無(wú)功補(bǔ)償器等電能質(zhì)量產(chǎn)品的研發(fā)和老化試驗(yàn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)工業(yè)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量電力電子裝置的使用，使得諧波問(wèn)題日益突顯。 相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生，如傳統(tǒng)的LC無(wú)源濾波器、以及近些年來(lái)逐步流行的有源電 力濾波器APF(Active Power filter)等有源補(bǔ)償設(shè)備。這些設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程都需要 配備相應(yīng)的大功率諧波與無(wú)功發(fā)生裝置，以滿足研發(fā)試驗(yàn)與產(chǎn)品生產(chǎn)老化實(shí)驗(yàn)的要求。
[0003] 傳統(tǒng)上，電流諧波的產(chǎn)生通常采用與實(shí)際負(fù)載特性相近的真實(shí)負(fù)載，如APF研發(fā)試 驗(yàn)時(shí)采用的電流諧波、無(wú)功發(fā)生裝置，如常采用的6脈波可控硅整流器帶阻性負(fù)載，或采用 三相不控整流橋帶阻性、阻感性負(fù)載等方式。通常這類負(fù)載損耗與被測(cè)濾波器容量直接相 關(guān)。濾波器試驗(yàn)時(shí)，需要負(fù)載能夠產(chǎn)生與濾波器容量相當(dāng)?shù)闹C波電流，甚至需要產(chǎn)生大于濾 波器額定電流的諧波電流，通過(guò)改變整流器所帶真實(shí)負(fù)載的大小，來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)生諧波電流的 大小。如采用6脈波可控硅整流器帶阻性負(fù)載時(shí)，絕大多數(shù)能量消耗在所帶阻性負(fù)載上以熱 量型式耗散掉，如此造成巨大的能源浪費(fèi)。專利《一種多功能大功率電子負(fù)載及其控制方 法》所提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，旨在模擬交流或直流狀態(tài)的各類負(fù)載，模擬的過(guò)程中將能量回饋電 網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但其控制相當(dāng)復(fù)雜，需要考慮零序環(huán)流等問(wèn)題，處理不好會(huì)造成嚴(yán)重的系統(tǒng) 損耗，甚至損毀設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 所要解決的問(wèn)題： 針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供一種可產(chǎn)生任意次電流諧波、產(chǎn)生無(wú)功電流、并可將產(chǎn)生諧 波所消耗的能量回饋電網(wǎng)、且不存在零序環(huán)流問(wèn)題的新型諧波、無(wú)功發(fā)生器。
[0005] 技術(shù)方案： 所述一種能量可回饋電網(wǎng)的大功率諧波無(wú)功發(fā)生器，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括三級(jí)，分別是:輸 入整流級(jí)、高頻DC/DC隔離級(jí)、輸出逆變級(jí)。其特征在于:通過(guò)所述高頻DC/DC隔離級(jí)使得輸 入整流級(jí)和輸出逆變級(jí)完全隔離，所述輸入整流級(jí)輸入端與所述輸出逆變級(jí)輸出端并接在 電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)上。所述輸入整流級(jí)包括輸入濾波器與三相全控橋整流電路，所述輸入 濾波器輸入端連接于所述三相電網(wǎng)公共連接點(diǎn)上，所述輸入濾波器輸出端連接至三相全控 橋整流電路的交流側(cè)。所述三相全控橋整流電路直流側(cè)接在所述高頻隔離級(jí)的輸入端，所 述高頻隔離級(jí)的輸出端連接至輸出逆變級(jí)的輸入端。所述輸出逆變級(jí)包括三相全控橋逆變 電路與輸出濾波器。所述三相全控型逆變電路的交流側(cè)并接在所述輸出濾波器的輸入端， 所述輸出濾波器的輸出端連接至所述三相電網(wǎng)公共連接點(diǎn)上。
[0006] 所述輸入整流級(jí)輸入端指的是輸入濾波器的輸入端，所述輸入整流級(jí)輸出端指的 是三相全控橋整流電路的直流側(cè);所述高頻DC/DC隔離級(jí)輸入端與輸入整流級(jí)輸出端相連， 所述高頻DC/DC隔離級(jí)輸出端與輸出逆變級(jí)的輸入端相連;所述輸出逆變級(jí)輸入端指的是 三相全控橋逆變電路的直流側(cè)，所述輸出逆變級(jí)輸出端指的是輸出濾波器輸出端，其與輸 入整流級(jí)輸入端連接在一起，均連接在電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)上。
[0007] 所述輸入濾波器與輸出濾波器，可采用電抗構(gòu)成的L型濾波器，也可采用電抗器與 電容器構(gòu)成的LC型濾波器，或LCL型濾波器;所述三相全控橋整流電路與三相全控橋逆變電 路，可采用三相兩電平全控橋或三相三電平全控橋。所述高頻隔離級(jí)可采用兩電平或三電 平全橋拓?fù)錁?gòu)成隔離的DC-DC變換。
[0008] 所述三相全控型整流器、高頻DC/DC隔離級(jí)變換電路以及三相全控型逆變器采用 的均為IGBT、M0SFET等全控型功率半導(dǎo)體器件。
[0009] 所述產(chǎn)生任意次電流諧波與無(wú)功電流位于輸入整流級(jí)輸入端與三相電網(wǎng)公共連 接點(diǎn)之間的線路上。
[0010]所述控制方法包括三個(gè)部分，輸入整流級(jí)控制、高頻DC/DC隔離級(jí)控制、輸出逆變 級(jí)控制。所述輸入整流級(jí)控制產(chǎn)生所需要的諧波、無(wú)功電流;所述高頻DC/DC隔離級(jí)控制實(shí) 現(xiàn)輸入整流級(jí)與輸出逆變級(jí)的高頻電磁隔離，使得輸入整流級(jí)與輸出逆變級(jí)并聯(lián)在電網(wǎng)的 公共連接點(diǎn)時(shí)不存在零序環(huán)流;所述輸出逆變級(jí)控制實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種能量可回饋電網(wǎng)的大功率諧波、無(wú)功發(fā)生器 具有以下有益的技術(shù)效果： 1、 本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)輸入整流級(jí)與輸出逆變級(jí)的隔離與能量傳遞，實(shí)現(xiàn)輸入整流級(jí)與輸 出逆變級(jí)電網(wǎng)的公共點(diǎn)連接，避免了輸入整流級(jí)輸入側(cè)與輸出逆變級(jí)輸出側(cè)的零序環(huán)流問(wèn) 題，提高了系統(tǒng)的可靠性； 2、 本發(fā)明可產(chǎn)生任意次諧波電流與無(wú)功電流，使產(chǎn)生諧波電流、無(wú)功電流時(shí)的絕大部 分能量回饋電網(wǎng)，從而為有源濾波器、無(wú)功補(bǔ)償器等設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、老化實(shí)驗(yàn)等過(guò)程節(jié) 約大量的電能； 3、 本發(fā)明輸入整流級(jí)與輸出逆變級(jí)的隔離采用高頻DC/DC隔離變換電路實(shí)現(xiàn)，可有效 減少整套裝置的體積。
[0012]【附圖說(shuō)明】： 圖1是本發(fā)明一種能量可回饋電網(wǎng)的大功率諧波無(wú)功發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2是本發(fā)明輸入整流級(jí)與輸出逆變級(jí)可采用的LCL型濾波器拓?fù)鋱D； 圖3是本發(fā)明輸入整流級(jí)三相全控橋整流電路圖； 圖4是本發(fā)明輸出逆變級(jí)三相全橋型逆變電路圖； 圖5是本發(fā)明高頻DC/DC隔離級(jí)電路圖； 圖6是本發(fā)明輸入整流級(jí)的控制框圖； 圖7是本發(fā)明采用的鎖相環(huán)控制框圖； 圖8是本發(fā)明采用的高頻DC/DC隔離級(jí)控制框圖； 圖9是本發(fā)明輸出逆變級(jí)的控制框圖。
[0013]
【具體實(shí)施方式】： 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施事例做詳細(xì)的闡述。
[0014] 參照?qǐng)D1，一種能量可回饋電網(wǎng)的大功率諧波無(wú)功發(fā)生器包括:輸入整流級(jí)10、高 頻DC/DC隔離級(jí)11、輸出逆變級(jí)12三級(jí)構(gòu)成。其中輸入整流級(jí)10包括:輸入濾波器3、三相全 控橋整流電路4;高頻DC/DC隔離級(jí)11包括:高頻DC/DC隔離電路5;輸出逆變級(jí)12包括:三相 全控橋逆變電路6、輸出濾波器7。
[0015] 輸入濾波器3的輸入端并聯(lián)于三相電網(wǎng)公共連接點(diǎn)2上，輸入濾波器3輸出端連接 至三相全控橋整流電路4交流側(cè)輸入端，三相全控橋整流電路4直流側(cè)輸出端接至高頻DC/ DC隔離電路5的輸入端，高頻DC/DC隔離電路5的輸出端接至三相全控橋逆變電路6的直流輸 入端，三相全控型逆變電路6的交流輸出端接至輸出濾波器7的輸入端，輸出濾波器7的輸出 端接至三相電網(wǎng)公共連接點(diǎn)2上。
[0016] 下面說(shuō)明本發(fā)明一種能量可回饋電網(wǎng)的大功率諧波無(wú)功發(fā)生器的工作過(guò)程。
[0017] 能量由三相電網(wǎng)1產(chǎn)生，經(jīng)三相電網(wǎng)公共連接點(diǎn)2、輸入整流級(jí)10、高頻DC/DC隔離 級(jí)11、輸出逆變級(jí)12,再回到三相電網(wǎng)公共連接點(diǎn)2,如此形成了一個(gè)能量流動(dòng)的閉合回路， 將形成諧波、無(wú)功的電流回饋電網(wǎng)公共連接點(diǎn)2處。無(wú)功、諧波電流產(chǎn)