本发明专利技术申请涉及基于两种互补的技术(即，通过脉宽调制消除特定谐波(SHE PWM)结合多绕组变压器)消除谐波分量的方法和装置。这两种资源的结合可以将电流谐波畸变减小到极低的值，从而提供真正的单位功率因数。该技术适于低压和中压的交流‑直流变换器和直流‑交流变换器，该变换器提供了与电网的接口，并且由于其所涉及的高功率值并且还由于电网的脆弱性(在耦合点的低的短路功率)而必须具有低的电流谐波畸变。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于消除谐波分量并在交流-直流变换器和直流-交流变换器中获得单位功率因数的方法和装置
本专利申请包括基于两种互补的技术(即，通过脉宽调制的特定谐波消除(SHEPWM)结合多绕组变压器)消除谐波的方法和装备。这两种资源的关联能够将电流的谐波畸变减小到极低的值，从而提供真正的单位功率因数。该技术适于低压和中压的交流-直流变换器和直流-交流变换器，该变换器有到电网的接口，并且由于其所涉及的高功率值并且还由于电网的脆弱性(在耦合点的低短路功率)，该变换器必须具有低的电流谐波畸变。
技术介绍
在工业和电气系统应用中，三相功率变换器的使用已经变得普遍，但是，要由该装备变换的功率量越大，与能量的质量相关的问题越大。这些变换器(非线性负载)需要来自电网(正弦电压源)的非正弦电流。该电流又导致系统的阻抗的非正弦电压的下降，从而在负载本身的端子和共享同一电气系统的其它端子处引起电压畸变。该电流和畸变的电压可以由基波正弦波(其频率与网络的频率相同)和具有基波的倍频的各种其它正弦波(谐波)之和组成(J.Arrilaga和N.R.Watson，PowerSystemsHarmonics，第2版，Chichester，England：JohnWiley&Sons，2003)。这些谐波在电气系统中的存在可能造成与所安装的电容器(例如，用于校正相移功率因数)的串联谐振或并联谐振，从而导致过电流和对这些电容器的损坏；导致变压器和电机的铜损和铁损增加，从而使电机的发热更大，有可能造成装备故障；导致电机上的转矩脉动，从而阻止对负载的正确控制并对装备造成更大的机械应力；导致由于电流的RMS值更高和高频的存在所引起的电导体的更大损耗(趋肤效应和邻近效应随频率变化而变化)，从而导致需要尺寸过大的导体；导致电子设备和电信设备的功能差。在规则IEEEStd519(IEEERecommendedPracticesandRequirementsforHarmonicControlinPowerSystems，IEEEStandard519，1992)中制定了在电气系统中将谐波保持在可接受的水平的推荐的限制和做法。规则IEEEStd1547在分布式发电源互连到电气系统的情况下制定了更严格的限制。规则IEC61000-4-7又制定了能量供应系统中的谐波测量技术(IEEEStandardforInterconnectingDistributedResourceswithElectricPowerSystems，IEEEStandard1547，2003)(Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-7：Testingandmeasurementtechniques-Generalguideonharmonicsandinterharmonicsmeasurementsandinstrumentation，forpowersupplysystemsandequipmentconnectedthereto，IECStandard61000-4-7，2009)。除了分析每个谐波分量的幅度(通常相对于基波)，还使用两个其它指标来定性和定量地指示系统中的电流和电压的畸变程度。它们是用于电压和电流的总谐波畸变(THD)的指标以及为了区分考虑测量期间的负载条件的用于电流的总需量畸变(TDD)的指标(J.Arrilaga和N.R.Watson，PowerSystemsHarmonics，第2版，Chichester，England：JohnWiley&Sons，2003)(IEEERecommendedPracticesandRequirementsforHarmonicControlinPowerSystems，IEEEStandard519，1992)。这两个指标在[1]和[2]中表示，其中它们在基波电流等于装备的额定电流的条件(将在下文中考虑的条件)下变为相同的值。其中n是所评估的谐波的次数，并且N是在指标的组分中要考虑的较大谐波的次数。虽然理论上N可以如所期望的大，但是规则IEEEStd.519将其制定为50(IEEERecommendedPracticesandRequirementsforHarmonicControlinPowerSystems，IEEEStandard519，1992)，这也满足制定了最小值40的IEC61000-4-7和制定了在用于驱动高功率马达的变换器的情况下应当评估高达49次谐波的IEEEStd.1566(Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-7：Testingandmeasurementtechniques-Generalguideonharmonicsandinterharmonicsmeasurementsandinstrumentation，forpowersupplysystemsandequipmentconnectedthereto，IECStandard61000-4-7，2009)(IEEEStandardforPerformanceofAdjustableSpeedACDrivesRated375kWandLarger，IEEEStandard1566，2005)。在存在这些谐波的情况下，装置或装备的功率因数不能仅是电压和基波电流之间的相角差的余弦值，而是在其计算中还结合了电压和电流的谐波，如以下在[3]中所示。这是所谓的真实功率因数(W.M.Grady和R.J.Gilleskie，“Harmonicsandhowtheyrelatetopowerfactor”，Proc.EPRIPowerQualityIssues&OpportunitiesConf.，SanDiego，CA，1993年11月发表)。因此，真正的单位功率因数依赖于两个因素：同相的电压和基波电流，以及不存在电压和电流的显著的谐波。第一个要求对于二极管的无源整流器是固有的，并且对于有源整流器可以通过对dq部分上的电流的适当控制容易地实现(N.Mohan、T.M.Undeland和W.P.Robbins，PowerElectronics：Converters，Applications，andDesign，第3版，Hoboken，NJ：JohnWiley&Sons，2003)(A.Yazdani和R.Ilavani，Voltage-SourceConverters：Modeling，ControlandApplications，第1版，Hoboken，NJ：JohnWiley&Sons，2010)。另一方面，第二个要求(减少谐波)更复杂，并且随着变换器的拓扑、所采用的调制技术以及一些其它减少谐波的方法而变化(A.-S.A.Luiz和B.J.C.Filho，“Sinusoidalvoltageandcurrentinhighpowerconverters”，IEEEIndustrialElectronics第34届年会，Orlando，2008年11月，第3315-3320页)。在三相系统中使用无源整流器使得h＝6k±1次谐本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于消除谐波的方法，其特征在于包括以下步骤：a)通过使用三绕组变压器消除由表达式h＝6k±1定义的h次的谐波，其中k＝{1，3，5，7...}；b)通过使用特定谐波消除脉宽调制(SHE PWM)消除由表达式h＝12k±1定义的h次的谐波，其中k＝{1，2，3，4，...}。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.17 BR BR10201402305721.一种用于消除谐波的方法，其特征在于包括以下步骤：a)通过使用三绕组变压器消除由表达式h＝6k±1定义的h次的谐波，其中k＝{1，3，5，7...}；b)通过使用特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)消除由表达式h＝12k±1定义的h次的谐波，其中k＝{1，2，3，4，...}。2.如权利要求1所述的用于消除谐波的方法，步骤“a”和“b”的特征在于要消除的谐波的次数可以等于或高于50。3.如权利要求1所述的用于消除谐波的方法，步骤“b”的特征在于特定谐波消除脉宽调制的类型优选为9脉冲类型。4.一种用于消除谐波的装备，其特征在于包括由初级绕组(2)、至少一对次级绕组组成的多绕组变压器，其中所述一对次级绕组中...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·小德杰西卡多左，T·莫瑞斯帕瑞拉斯，
申请(专利权)人：米纳斯吉拉斯联合大学，
类型：发明
国别省市：巴西,BR
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