采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器技术

本发明专利技术提供了一种采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，属于电力电子技术领域。本发明专利技术36脉波整流器由基于星形联结自耦变压器的12脉波整流器改造而成，采用抽头变换和副边单相整流桥变换相结合的方式，使负载电压为36脉波、整流器输入电流为36阶梯波。带副边的抽头变换器的原边抽头二极管和副边绕组所连接的单相整流桥在每个负载电压周期内存在的四种工作模态，通过分析这四种模态，可以计算整流器输入电流与三相整流桥输出电流、抽头变换器匝比之间的关系式，进而得到整流器输入电流的总谐波畸变率与抽头变换器匝比之间的关系，当总谐波畸变率最小时，负载电压为36脉波，整流器输入电流变为36阶梯波。

36 pulse rectifier using DC side passive harmonic suppression method

The invention provides a 36 pulse rectifier adopting a DC side double passive harmonic suppression method, which belongs to the technical field of power electronics. The 36-Pulse rectifier of the invention is transformed from a 12-pulse rectifier based on a star-connected autotransformer. The load voltage is 36-Pulse wave and the input current of the rectifier is 36-step wave by combining tap transformation with the sub-side single-phase rectifier bridge transformation. Four operating modes of the single-phase rectifier bridge connected by the tapped diode and the secondary side winding with the secondary side of the converter exist in each load voltage cycle. By analyzing these four modes, the relationship between the input current of the rectifier and the output current of the three-phase rectifier bridge and the turn ratio of the tapped converter can be calculated, and then the relationship between the input current of the rectifier and the output current of the three-phase rectifier bridge and the turn ratio of the tapped The relationship between the total harmonic distortion rate of the input current of the rectifier and the turn ratio of the tapped converter is obtained. When the total harmonic distortion rate is minimum, the load voltage is 36 pulse and the input current of the rectifier is 36 step.

【技术实现步骤摘要】
采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器
本专利技术涉及采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，属于电力电子

技术介绍
随着电力电子技术的发展，特别是功率半导体器件以及控制技术的飞速发展，电力电子装置越来越多地应用于工业现场，在节约能源、提高生产效率等方面起着重要作用，成为实现生产自动化的重要保证。整流器是应用最为广泛的电力电子装置，整流器件的强非线性使其成为主要的谐波源之一。因此，如何有效抑制整流器件产生的谐波、降低系统总谐波畸变率，成为电力电子应用技术的一个重要研究课题。在众多谐波抑制方法中，多脉波整流技术是最为常用且有效的方法之一。多脉波整流电路指的是将两个或多个三相桥式整流电路进行移相多重连接，使直流侧输出电压脉波数多于6个的整流电路，该电路在降低输出电压纹波的同时能够抑制输入电流谐波。在多脉波整流器中，随着脉波数的增多，负载电压纹波系数越来越小，输入电流谐波含量越来越小。因此，尽可能多的增加负载电压脉波数是多脉波整流器的主要设计目标之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了增加多脉波整流器的脉波数，降低负载电压纹波系数，减小输入电流中的谐波含量的问题，进而提供采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，所述采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器包括包括星形联结自耦变压器、第一组三相整流桥、第二组三相整流桥、零序电流抑制器、带有副边的抽头变换器、单相整流桥和负载，星形联结自耦变压器的原边绕组采用星形联结，星形联结自耦变压器的输入端与三相交流电压ua、ub、uc相连，星形联结自耦变压器的两组副边绕组输出两组存在π/6相位差的三相电压；第一组三相整流桥和第二组三相整流桥的输入端分别与星形联结自耦变压器的两组副边绕组的输出端相连，第一组三相整流桥和第二组三相整流桥独立并联工作；零序电流抑制器的四个输入端m1、m2和m3、m4分别连接第一组三相整流桥的两个直流输出端和第二组三相整流桥的两个直流输出端，零序电流抑制器的输出端n2和n4接于负载的负端；带副边的抽头变换器的原边绕组R端与零序电流抑制器的输出端n1相连，带副边的抽头变换器的原边绕组S端与零序电流抑制器的输出端n3相连，带副边的抽头变换器的两个二极管Dp和Dq共阴极连接，该阴极接于负载的正端；单相整流桥的输入端连接带副边的抽头变换器的副边绕组输出端，单相整流桥的输出端接在负载的两端。本专利技术采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，所述双无源是指带有副边的抽头变换器所连接的共阴极二极管Dp和Dq以及单相整流桥中的二极管VD1、VD2、VD3、VD4均为无源器件。本专利技术采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，所述采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器中，带有副边的抽头变换器的原边绕组抽头点P或Q到绕组中点A之间的匝数与原边绕组总匝数之比am等于0.16，副边绕组的匝数Ns与原边绕组的匝数Np之比m等于10.74。本专利技术采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，所述星形联结自耦变压器为能够输出两组存在π/6相位差的三相电压的移相变压器。本专利技术采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器采用双无源谐波抑制的方法，所有谐波抑制器件都是无源器件，无需控制电路，设计方法简单，易于实现；在基于星形连接自耦变压器的12脉波整流器的基础上构造的，相比基于18脉波整流器构造的36脉波整流器来说，所用器件少，电路中的磁性器件(如：变压器、零序电流抑制器、抽头变换器)的结构简单，容量较低，制作容易且成本低；本专利技术所提出的直流侧双无源谐波抑制方法可移植性强，可应用于其他12脉波整流器中；本专利技术所提出的基于直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，通过增加负载电压的脉波数，使负载电压纹波系数减小，整流器输入电流阶梯数增多，更趋于正弦波。附图说明图1为本专利技术采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器的电路结构示意图。图2为本专利技术中带副边的抽头变换器的绕组结构图。图3为双无源谐波抑制方法的工作模态I的示意图。图4为双无源谐波抑制方法的工作模态II的示意图。图5为双无源谐波抑制方法的工作模态III的示意图。图6为双无源谐波抑制方法的工作模态IV的示意图。图1至图6中ia、ib、ic为三相输入电流，ia1、ib1、ic1和ia2、ib2、ic2为星形联结自耦变压器两组副边绕组的输出电流，也即第一组三相整流桥和第二组三相整流桥的输入电流，id1、id2为带副边的抽头变换器原边绕组的输入电流，is为单相整流桥的输出电流，im为带副边的抽头变换器两抽头二极管工作产生的环流，id为负载电流，ua、ub、uc为三相电源电压，ud1、ud2分别为第一组三相整流桥和第二组三相整流桥的输出电压，up、us分别为带副边的抽头变换器原边绕组和副边绕组的端电压，ud为负载电压，Np、Ns分别为带有副边的抽头变换器原边和副边绕组的匝数，am为带有副边的抽头变换器原边P或Q到中点A之间的绕组匝数与原边绕组总匝数Np的比值，m为副边绕组和原边绕组的匝比，Dp、Dq分别为带副边的抽头变换器的两个二极管，VD1、VD2、VD3、VD4分别为单相整流桥的四个二极管。图中的附图标记，1为星形联结自耦变压器；2为第一组三相整流桥；3为第二组三相整流桥；4为零序电流抑制器；5为带有副边的抽头变换器；6为单相整流桥；7为负载。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。实施例一：如图1所示，本实施例所涉及的一种采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，包括星形联结自耦变压器、第一组三相整流桥、第二组三相整流桥、零序电流抑制器、带有副边的抽头变换器、单相整流桥和负载，星形联结自耦变压器的原边绕组采用星形联结，星形联结自耦变压器的输入端与三相交流电压ua、ub、uc相连，星形联结自耦变压器的两组副边绕组输出两组存在π/6相位差的三相电压；第一组三相整流桥和第二组三相整流桥的输入端分别与星形联结自耦变压器的两组副边绕组的输出端相连，第一组三相整流桥和第二组三相整流桥独立并联工作；零序电流抑制器的四个输入端m1、m2和m3、m4分别连接第一组三相整流桥的两个直流输出端和第二组三相整流桥的两个直流输出端，零序电流抑制器的输出端n2和n4接于负载的负端；带副边的抽头变换器的原边绕组R端与零序电流抑制器的输出端n1相连，带副边的抽头变换器的原边绕组S端与零序电流抑制器的输出端n3相连，带副边的抽头变换器的两个二极管Dp和Dq共阴极连接，该阴极接于负载的正端；单相整流桥的输入端连接带副边的抽头变换器的副边绕组输出端，单相整流桥的输出端接在负载的两端。零序电流抑制器起到抑制零序电流的作用；带副边的抽头变换器吸收两组三相整流桥的输出电压瞬时差，保证两组整流桥能够独立工作，同时产生环流，抵消多脉波整流系统的高次谐波。实施例二：如图1所示，本实施例所涉及的采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，所述双无源是指带有副边的抽头变换器所连接的共阴极二极管Dp和Dq以及单相整流桥中的二极管VD1、V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，其特征在于，所述采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器包括星形联结自耦变压器(1)、第一组三相整流桥(2)、第二组三相整流桥(3)、零序电流抑制器(4)、带有副边的抽头变换器(5)、单相整流桥(6)和负载(7)，星形联结自耦变压器(1)的原边绕组采用星形联结，星形联结自耦变压器(1)的输入端与三相交流电压ua、ub、uc相连，星形联结自耦变压器(1)的两组副边绕组输出两组存在π/6相位差的三相电压；第一组三相整流桥(2)和第二组三相整流桥(3)的输入端分别与星形联结自耦变压器(1)的两组副边绕组的输出端相连，第一组三相整流桥(2)和第二组三相整流桥(3)独立并联工作；零序电流抑制器(4)的四个输入端m1、m2和m3、m4分别连接第一组三相整流桥(2)的两个直流输出端和第二组三相整流桥(3)的两个直流输出端，零序电流抑制器(4)的输出端n2和n4接于负载(7)的负端；带副边的抽头变换器(5)的原边绕组R端与零序电流抑制器(4)的输出端n1相连，带副边的抽头变换器(5)的原边绕组S端与零序电流抑制器(4)的输出端n3相连，带副边的抽头变换器(5)的两个二极管Dp和Dq共阴极连接，该阴极接于负载(7)的正端；单相整流桥(6)的输入端连接带副边的抽头变换器(5)的副边绕组输出端，单相整流桥(6)的输出端接在负载(7)的两端。...

【技术特征摘要】
1.采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器，其特征在于，所述采用直流侧双无源谐波抑制方法的36脉波整流器包括星形联结自耦变压器(1)、第一组三相整流桥(2)、第二组三相整流桥(3)、零序电流抑制器(4)、带有副边的抽头变换器(5)、单相整流桥(6)和负载(7)，星形联结自耦变压器(1)的原边绕组采用星形联结，星形联结自耦变压器(1)的输入端与三相交流电压ua、ub、uc相连，星形联结自耦变压器(1)的两组副边绕组输出两组存在π/6相位差的三相电压；第一组三相整流桥(2)和第二组三相整流桥(3)的输入端分别与星形联结自耦变压器(1)的两组副边绕组的输出端相连，第一组三相整流桥(2)和第二组三相整流桥(3)独立并联工作；零序电流抑制器(4)的四个输入端m1、m2和m3、m4分别连接第一组三相整流桥(2)的两个直流输出端和第二组三相整流桥(3)的两个直流输出端，零序电流抑制器(4)的输出端n2和n4接于负载(7)的负端；带副边的抽头变换器(5)的原边绕组R端与零序电流抑制器(4)的输出端n1相连，带副边的抽头变换器(5)的原边...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡刚，徐晓娜，高蕾，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东,37