一种电压型四桥臂高频链矩阵式整流器及补偿方法技术

一种电压型四桥臂高频链矩阵式整流器及补偿方法，由输入交流电压信号，输入滤波器、中线、四桥臂矩阵变换器、高频变压器、不控整流桥、输出滤波器及负载组成。其中四桥臂矩阵变换器的每个桥臂均由两组双向开关构成，每组双向开关由2个单向可控开关背靠背连接而成。并且基于此拓扑实现电网谐波补偿的功能，通过检测非线性负载上的谐波电压和电流从而得到谐波功率，在四桥臂高频链矩阵式整流器的控制环节中进行谐波功率补偿，从而起到补偿电网总电流中谐波的作用。本发明专利技术所述的带有补偿功能的电压型四桥臂高频链矩阵式整流器不仅相较于三桥臂整流器在应对电网不平衡情况时更具优势，同时还可以对电网谐波进行一定的补偿，具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种电压型四桥臂高频链矩阵式整流器及补偿方法
本专利技术涉及电力电子功率变换器拓扑及控制领域，尤其是一种带补偿功能的电压型四桥臂高频链矩阵式整流器以及基于上述拓扑的谐波补偿方法。
技术介绍
整流器是一种可以实现交流到直流电能变换的拓扑装置。电压型四桥臂高频链矩阵式整流器是由三相高频链矩阵式整流器演化而来，其不仅具有传统电压型PWM整流器可实现单位功率因数，正弦电流以及绿色电能变换的优点，而且具有电气隔离，更广的变压范围，能量双向流动以及更好的应对时常发生的电网不平衡问题。相较于传统PWM整流器具有明显优势。然而，随着电力电子设备及变流装置、新能源等的迅速发展和广泛使用，对电网造成的压力和污染不断增加，而整流环节广泛存在于各类设备中，因此其成为了治理电网污染的一个有效切入点。由于上述优势，对带补偿功能的四桥臂矩阵式整流器进行研究，并实现其在电网不平衡时可以输出直流电压的同时，又可以在一定程度上缓解电网污染的功能具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种既可以在电网不平衡情况下实现正常的整流功能、又可以对电网谐波电流进行一定补偿的电压型四桥臂高频链矩阵式整流器及补偿方法。为实现上述目的，采用了以下技术方案：本专利技术所述整流器由三相电网电动势ea、eb、ec、滤波电感La、滤波电感Lb、滤波电感Lc、中线电感Lm、寄生电阻Ra、寄生电阻Rb、寄生电阻Rc、中线寄生电阻Rm、可控开关管Spah、可控开关管Spbh、可控开关管Spch、可控开关管Spdh、可控开关管Spal、可控开关管Spbl、可控开关管Spcl、可控开关管Spdl、可控开关管Snah、可控开关管Snbh、可控开关管Snch、可控开关管Sndh、可控开关管Snal、可控开关管Snbl、可控开关管Sncl、可控开关管Sndl、双绕组高频变压器、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容滤波器Cdc、负载Rdc组成；可控开关管Snah的集电极与可控开关管Spal的集电极相连，可控开关管Snah的发射极与可控开关管Spah的发射极相连，可控开关管Spal的发射极与可控开关管Snal的发射极相连，可控开关管Spah、可控开关管Snah、可控开关管Spal、可控开关管Snal组成A相桥臂；A相电网电动势ea与滤波电感La、寄生电阻Ra顺次连接，寄生电阻Ra另一端分别与A相桥臂的中点a相连；可控开关管Snbh的集电极与可控开关管Spbl的集电极相连，可控开关管Snbh的发射极与可控开关管Spbh的发射极相连，可控开关管Snbl的发射极与可控开关管Spbl的发射极相连，可控开关管Spbh、可控开关管Snbh、可控开关管Spbl、可控开关管Snbl的组成B相桥臂；B相电网电动势eb与滤波电感Lb、寄生电阻Rb顺次连接，寄生电阻Rb另一端分别与B相桥臂的中点b相连；可控开关管Snch的集电极与可控开关管Spcl的集电极相连，可控开关管Snch的发射极与可控开关管Spch的发射极相连，可控开关管Sncl的发射极与可控开关管Spcl的发射极相连，可控开关管Spch、可控开关管Snch、可控开关管Spcl、可控开关管Sncl的组成C相桥臂；C相电网电动势ec与滤波电感Lc、寄生电阻Rc顺次连接，寄生电阻Rc另一端分别与C相桥臂的中点c相连；可控开关管Sndh的集电极与可控开关管Spdl的集电极相连，可控开关管Sndh的发射极与可控开关管Spdh的发射极相连，可控开关管Spdl的发射极与可控开关管Sndl的发射极相连，可控开关管Spdh、可控开关管Sndh、可控开关管Spdl、可控开关管Sndl的组成第四桥臂；三相电网电动势公共接点与中线上的中线电感Lm相连，中线电感Lm另一端与中线寄生电阻Rm一端相连，中线寄生电阻Rm另一端与第四桥臂的中点d相连；可控开关管Spah的集电极分别与可控开关管Spbh的集电极、可控开关管Spch的集电极、可控开关管Spdh的集电极、双绕组高频变压器原边一端相连；可控开关管Snal的集电极分别与可控开关管Snbl的集电极、可控开关管Sncl的集电极、可控开关管Sndl的集电极、双绕组高频变压器原边另一端相连；二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连组成不控整流桥的第一桥臂，双绕组高频变压器副边一端与不控整流桥第一桥臂的中点e连接；二极管D3的阳极与二极管D4的阴极相连组成不控整流桥的第二桥臂，双绕组高频变压器副边另一端与不控整流桥第二桥臂的中点f连接；二极管D1的阴极分别与二极管D3的阴极、电容滤波器Cdc一端、负载Rdc一端相连；二极管D2的阳极分别与二极管D4的阳极、电容滤波器Cdc另一端、负载Rdc另一端相连。进一步的，所述双绕组高频变压器是变比为1：n的变压器。本专利技术所述的补偿方法，具体步骤如下：步骤1，对非线性负载侧的电压电流进行检测，得到含有谐波分量的电压电流，并通过计算得到谐波补偿功率信号；步骤2，将得到的谐波补偿功率信号作为电压型四桥臂高频链矩阵式整流器的控制环节中的功率指令值q*，其通过变换矩阵M得到内环电流指令信号进行内环控制；步骤3，通过对电压型四桥臂高频链矩阵式整流器的控制，实现交流侧电流具有电网电流所需的谐波补偿量，从而实现对电网电流的补偿功能。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：采用带补偿功能的四桥臂高频链矩阵式整流器拓扑，具有电气隔离，变压范围更宽，体积小、重量轻等优点，而且通过合理的控制策略，不仅比三桥臂整流器能更好的应对电网不平衡情况，同时还可以实现在电网不平衡情况下对电网进行谐波补偿。附图说明图1为本专利技术所述整流器的电路拓扑图。图2为本专利技术所述整流器的补偿结构图。图3为本专利技术所述整流器的控制原理框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1所示，所述整流器由三相电网电动势ea、eb、ec、滤波电感La、滤波电感Lb、滤波电感Lc、中线电感Lm、寄生电阻Ra、寄生电阻Rb、寄生电阻Rc、中线寄生电阻Rm、可控开关管Spah、可控开关管Spbh、可控开关管Spch、可控开关管Spdh、可控开关管Spal、可控开关管Spbl、可控开关管Spcl、可控开关管Spdl、可控开关管Snah、可控开关管Snbh、可控开关管Snch、可控开关管Sndh、可控开关管Snal、可控开关管Snbl、可控开关管Sncl、可控开关管Sndl、双绕组高频变压器、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容滤波器Cdc、负载Rdc组成；可控开关管Snah的集电极与可控开关管Spal的集电极相连，可控开关管Snah的发射极与可控开关管Spah的发射极相连，可控开关管Spal的发射极与可控开关管Snal的发射极相连，可控开关管Spah、可控开关管Snah、可控开关管Spal、可控开关管Snal组成A相桥臂；A相电网电动势ea与滤波电感La、寄生电阻Ra顺次连接，寄生电阻Ra另一端分别与A相桥臂的中点a相连；可控开关管Snbh的集电极与可控开关管Spbl的集电极相连，可控开关管Snbh的发射极与可控开关管Spbh的发射极相连，可控开关管Snbl的发射极与可控开关管Spbl的发射极相连，可控开关管Spbh、可控开关管Snbh、可控开关管Spbl、可控开关管Snbl的组成B相桥臂；B相电网电动势eb与滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压型四桥臂高频链矩阵式整流器，其特征在于：所述整流器由三相电网电动势e

【技术特征摘要】
1.一种电压型四桥臂高频链矩阵式整流器，其特征在于：所述整流器由三相电网电动势ea、eb、ec、滤波电感La、滤波电感Lb、滤波电感Lc、中线电感Lm、寄生电阻Ra、寄生电阻Rb、寄生电阻Rc、中线寄生电阻Rm、可控开关管Spah、可控开关管Spbh、可控开关管Spch、可控开关管Spdh、可控开关管Spal、可控开关管Spbl、可控开关管Spcl、可控开关管Spdl、可控开关管Snah、可控开关管Snbh、可控开关管Snch、可控开关管Sndh、可控开关管Snal、可控开关管Snbl、可控开关管Sncl、可控开关管Sndl、双绕组高频变压器、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容滤波器Cdc、负载Rdc组成；可控开关管Snah的集电极与可控开关管Spal的集电极相连，可控开关管Snah的发射极与可控开关管Spah的发射极相连，可控开关管Spal的发射极与可控开关管Snal的发射极相连，可控开关管Spah、可控开关管Snah、可控开关管Spal、可控开关管Snal组成A相桥臂；A相电网电动势ea与滤波电感La、寄生电阻Ra顺次连接，寄生电阻Ra另一端分别与A相桥臂的中点a相连；可控开关管Snbh的集电极与可控开关管Spbl的集电极相连，可控开关管Snbh的发射极与可控开关管Spbh的发射极相连，可控开关管Spbl的发射极与可控开关管Snbl的发射极相连，可控开关管Spbh、可控开关管Snbh、可控开关管Spbl、可控开关管Snbl的组成B相桥臂；B相电网电动势eb与滤波电感Lb、寄生电阻Rb顺次连接，寄生电阻Rb另一端分别与B相桥臂的中点b相连；可控开关管Snch的集电极与可控开关管Spcl的集电极相连，可控开关管Snch的发射极与可控开关管Spch的发射极相连，可控开关管Spcl的发射极与可控开关管Sncl的发射极相连，可控开关管Spch、可控开关管Snch、可控开关管Spcl、可控开关管Sncl的组成C相桥臂；C相电网电动势ec与滤波电感Lc、寄生电阻Rc顺次连接，寄生电阻Rc另一端分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫朝阳，吴晓雨，李建霞，郑颖楠，梁晨阳，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13