一种具有功率因数和谐波因数校正功能IGBT充电机制造技术

本发明专利技术涉及一种具备功率因数和谐波因数有源校正功能的IGBT充电机，包括硬件结构和控制算法，硬件结构包括三相交流输入系统、三相输入电抗器、IGBT三相逆变全桥、直流母线电容、输出系统；所述三相交流输入系统连接所述三相输入电抗器输入端，所述三相输入电抗器输出端连接所述IGBT三相逆变全桥交流输出端，所述IGBT三相逆变全桥直流输出端连接直流母线电容。本发明专利技术采用正弦波脉宽调制(即SPWM)控制方式，因此输入交流电流为正弦波电流，谐波电流得到有效拟制。在全功率范围内总谐波电流因数不大于3%，有效降低了对电网的污染，保障供电安全，同样具有极大的推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种具有功率因数和谐波因数校正功能IGBT充电机
本专利技术属于新能源汽车充电设备
，具体涉及一种具有功率因数和谐波因数校正的IGBT充电机。
技术介绍
在新能源汽车规模化推广过程中，大规模的整流充电设备被使用，不但使功率因数降低，而且产生大量的谐波电流，严重影响了线网的供电质量。功率因数降低，使得供电损耗增大，增加了对电设备的容量需求；谐波电流的增加，使得电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生震动和噪音，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至产生故障。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作使电能计量出现混乱。另外谐波会对通讯设备产生严重的干扰。对功率因数及谐波电流的传统治理方法，是采用加装电抗器、电容器等无源器件，进行固定补偿或切换式补偿。这种方法的缺陷是，成本高、体积大，全功率范围补偿实现难度大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种IGBT充电机结构及控制算法，在满足蓄电池充电要求的基础上，解决上述
技术介绍
阐述中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下方案：一种具备功率因数和谐波因数有源校正功能IGBT充电机，包括硬件结构和控制算法，硬件结构包括三相交流输入系统、三相输入电抗器、IGBT三相逆变全桥、直流母线电容、输出系统；所述三相交流输入系统连接所述三相输入电抗器输入端，所述三相输入电抗器输出端连接所述IGBT三相逆变全桥交流输出端，所述IGBT三相逆变全桥直流输出端连接直流母线电容，所述直流母线电容连接输出系统；所述控制算法利用IGBT组成的三相逆变器交流侧输电压和超前于三相交流输入电压的，通过所述三相输入电抗器与三相交流输入电压相关联，向电网输出容性电流，达到提高功率因数的目的，IGBT组成的三相逆变器的变换采用正弦波脉宽调制SPWM控制方式，因此，输入交流电流为正弦波电流，谐波电流得到有效拟制，所涉及的参量有逆变输出电压、输入交流电压、输入电抗器电压、输入交流电流、输出直流电压和逆变输出电压与输入交流电压之间夹角；正弦波脉宽调制SPWM的调制比设为，通过调整变量大小，改变三相逆变器交流侧输出容性电流的大小，实现与同相位，即功率因数可校正到0.99以上；输出直流电压和与变量及变量的函数表达式为：在一定的值下，通过调整变量及变量大小，改变值的大小，满足电池充电所要求的电气性能指标；将Un经过SPWM整流后做为系统的实际输入O（k），同时获取系统的充电要求做为Og（k）将实际输入O（k）与系统需求Og（k）进行运算，，得到需要的调制系数e（k），于是，调节控制参量生成为：。本专利技术的有益效果是：1、该IGBT充电机能够自动向电网输出容性电流，并在全功率范围内将其功率因数校正到0.99以上。有效降低了输入损耗，降低供电设备的容量，具有广泛的推广价值。2、该IGBT充电机采用正弦波脉宽调制(即SPWM)控制方式，因此输入交流电流为正弦波电流，谐波电流得到有效拟制。在全功率范围内总谐波电流因数不大于3%，有效降低了对电网的污染，保障供电安全，同样具有极大的推广价值。3、该IGBT充电机体积小，重量轻，综合制造成本低，效率高，满功率效率可达97%，节能效果显著。附图说明其中图1：IGBT充电机控制流程图。图中：为市电电流相位，为市电电压相位；为逆变器交流输出电压相位；为逆变器直流输出参量，可为电压或电流；为逆变器直流设置参量，可为电流或电压。图2：控制算法中--向量关系图中，-逆变输出电压、为输入交流电压、为电抗器电压、为输入交流电流、为与之间夹角。图3：功率因数和谐波因数校正的IGBT充电机结构示意图。图中：1-相交流输入系统、2-相输入电抗器、3-IGBT三相逆变全桥、4-直流母线电容、5-输出系统。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明。请参照图1至图3所示，一种具备功率因数和谐波因数有源校正功能的IGBT充电机的硬件结构包括三相交流输入系统1、三相输入电抗器2、IGBT三相逆变全桥3、直流母线电容4、输出系统5。所述三相交流输入系统1连接三相输入电抗器2输入端，从电网获取对电池充电所需的电能，三相输入电抗器2输出端连接IGBT三相逆变全桥3的交流端，IGBT三相逆变全桥3直流端连接直流母线电容4，因此，IGBT三相逆变全桥3的交流端向电网输出容性电流，直流端通过输出系统5向蓄电池输出直流电流，所述直流母线电容4连接输出系统5。本专利技术的工作原理是：所述IGBT三相逆变全桥3有交流输出（输入）端和直流输出（输入）端，在所述控制算法以及SPWM工作方式控制下，可得到的效果是：1、交流输出端输出容性无功电流补偿功率因数，且保持交流侧电流为正弦波电流，谐波电流得到有效拟制；2、直流输出端按要求为蓄电池提供充电电流。三相输入电抗器2是实现上述原理功能的重要器件；三相交流输入系统1，包含EMI滤波电路，用以滤出调制频率下的高次谐波；也包含启动预充电电路，在装置启动前为直流母线电容4预充电。直流母线电容4是储能滤波器件，可有效降低直流母线上的电压纹波。输出系统5，包含与蓄电池连接的开关装置，在供电异常时，可将直流母线电容4与蓄电池断开。所述IGBT充电机能够自动向电网输出容性电流，并在全功率范围内将其功率因数校正到0.99以上，有效降低了输入损耗，降低供电设备的容量；还能使谐波电流得到有效拟制，在全功率范围内总谐波电流因数不大于3%；还具备体积小，重量轻，综合制造成本低等特点，变换效率高，满功率效率可达97%，节能效果显著。具有广泛的推广价值。上面对本专利技术的较佳实施方式作了详细的说明，但是本专利技术并不限于上述实现方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利技术宗旨的前提下作出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具备功率因数和谐波因数有源校正功能IGBT充电机，其特征是，包括硬件结构和控制算法，硬件结构包括三相交流输入系统、三相输入电抗器、IGBT三相逆变全桥、直流母线电容、输出系统；所述三相交流输入系统连接所述三相输入电抗器输入端，所述三相输入电抗器输出端连接所述IGBT三相逆变全桥交流输出端，所述IGBT三相逆变全桥直流输出端连接直流母线电容，所述直流母线电容连接输出系统；所述控制算法利用IGBT组成的三相逆变器交流侧输电压

【技术特征摘要】
1.一种具备功率因数和谐波因数有源校正功能IGBT充电机，其特征是，包括硬件结构和控制算法，硬件结构包括三相交流输入系统、三相输入电抗器、IGBT三相逆变全桥、直流母线电容、输出系统；所述三相交流输入系统连接所述三相输入电抗器输入端，所述三相输入电抗器输出端连接所述IGBT三相逆变全桥交流输出端，所述IGBT三相逆变全桥直流输出端连接直流母线电容，所述直流母线电容连接输出系统；所述控制算法利用IGBT组成的三相逆变器交流侧输电压和超前于三相交流输入电压的，通过所述三相输入电抗器与三相交流输入电压相关联，向电网输出容性电流，达到提高功率因数的目的，IGBT组成的三相逆变器的变换采用正弦波脉宽调制SPWM控制方式，因此，输入交流电流为正弦波电流，谐波电流得到有效拟制，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶楚安，
申请(专利权)人：深圳市安和威电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44