一种谐波补偿系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种谐波补偿系统及其方法，谐波补偿系统包括：PFC变换器拓扑结构和谐波补偿结构，所述PFC变换器拓扑结构包括PFC变换电路和非线性负载电路，所述PFC变换电路的输出端和所述非线性负载电路的输出端连接以作为所述PFC变换器的输出端且所述PFC变换器的输出端连接所述谐波补偿结构的电压输入端和电流输入端，所述PFC变换电路具有谐波补偿工作模式，在所述谐波补偿工作模式，所述谐波补偿结构获取所述PFC变换电路的电压，以及所述PFC变换电路和所述非线性负载电路的总电流，并对所述电压和所述总电流进行处理，得到脉宽调制波，所述脉宽调制波通过所述PFC变换电路的功率开关反馈给所述PFC变换器拓扑结构。的功率开关反馈给所述PFC变换器拓扑结构。

【技术实现步骤摘要】
一种谐波补偿系统及其方法


[0001]本专利技术涉及谐波补偿
，具体涉及一种谐波补偿系统及其方法。

技术介绍

[0002]不控整流器因其经济性好，效率高，在通信电源、充电电源等系统中广泛运用，作为典型的非线性负载，其产生的谐波电流会导致电能质量问题，因此研究谐波治理技术具有重要意义。为了避免非线性负荷谐波电流注入电网，并满足相关谐波标准，对于功率等级超过一定限制的用电负荷，需要采用功率因数校正技术。传统PFC变换器具有体积小、输入电流纹波小和谐波自我治理等优点，成为单级有源PFC变换器最常用的拓扑，广泛应用在各类电源转换装置中，如电动汽车充电桩、变频空调、台式计算机电源、大功率LED驱动电源等。近些年来，人们对PFC变换器拓扑及控制技术进行了大量的研究，但其研究的重点主要在如何提高自身的功率因数(Power Factor,PF)上，即确保集成了PFC变换器单元的装置自身输入呈现阻性特性，不对电网造成谐波干扰，但相对于不控整流器，还存在着因多个功率器件而导致效率低等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种谐波补偿系统及其方法，以能够同时兼顾不控整流桥高效率和PFC变换器输入电流有源可控的特点，从而能够提高整合式系统的功率因数、效率与功率密度。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]本专利技术提供一种谐波补偿系统，所述谐波补偿系统包括：PFC变换器拓扑结构和谐波补偿结构，所述PFC变换器拓扑结构包括PFC变换电路和非线性负载电路，所述PFC变换电路的输出端和所述非线性负载电路的输出端连接以作为所述PFC变换器拓扑结构的输出端且所述PFC变换器的输出端连接所述谐波补偿结构的电压输入端和电流输入端，所述PFC变换电路具有谐波补偿工作模式，在所述谐波补偿工作模式，所述谐波补偿结构获取所述PFC变换电路的电压，以及所述PFC变换电路和所述非线性负载电路的总电流，并对所述电压和所述总电流进行处理，得到脉宽调制波，所述脉宽调制波通过所述PFC变换电路的功率开关反馈给所述PFC变换器拓扑结构。
[0006]可选择地，所述PFC变换电路包括电感L
f
、电感L
m
、二极管D1、电容C
f
、电容C1、电阻R
L1
和功率开关管Q，所述电感L
f
的输入端作为PFC变换电路的输入端，其输出端同时连接电容C
f
的输入端和电感L
m
的输入端，所述电感L
m
的输出端同时连接所述二极管D1的阳极和功率开关管Q的漏极，所述二极管D1的阴极同时连接电容C1的输入端和电阻R
L1
的输入端，所述电容C
f
的输出端、功率开关管Q的源极、电容C1的输出端和电阻R
L1
的输出端同时连接以作为所述PFC变换电路的输出端，所述功率开关管的栅极连接所述谐波补偿结构。
[0007]可选择地，所述非线性负载电路包括二极管D2、电感L
r
、电容C2和电阻R
L2
，所述二极管D2的阳极作为所述非线性负载电路的输入端，其阴极连接电感L
r
的输入端，所述电感L
r
的
输出端同时连接所述电容C2的正极和所述电阻R
L2
的正极，所述电容C2的负极和所述电阻R
L2
的负极同时连接以作为非线性负载电路的输出端。
[0008]可选择地，所述谐波补偿结构包括依次连接的电压误差放大子电路、乘法子电路、电流积分子电路、比较子电路和驱动子电路，所述电压误差放大子电路的外接电压输入端作为所述谐波补偿电路的电压输入端与所述PFC变换电路的输出端连接，所述电流积分子电路的外接电流输入端作为所述谐波补偿电路的电流输入端与所述PFC变换电路的输出端连接。
[0009]可选择地，所述电压误差放大子电路包括电阻R
e1
，电容C
e1
和放大器EA1，所述电阻R
e1
的输入端作为所述电压误差放大子电路的外接电压输入端，其输出端同时连接电容C
e1
的输入端和放大器EA1的反相输入端，电容C
e1
的输出端和放大器EA1的输出端连接以作为所述电压误差放大子电路的输出端，放大器EA1的同相输入端连接外部电压。
[0010]可选择地，所述乘法子电路包括乘法器，所述乘法器具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述电压误差放大子电路的输出端，所述第二输入端连接所述PFC变换器拓扑结构，其输出端连接所述电流积分子电路的输入端。
[0011]可选择地，所述电流积分子电路包括电阻R
e2
，电容C
e2
和放大器EA2，所述电阻R
e2
的输入端作为所述电流积分子电路的外接电流输入端，其输出端同时连接电容C
e2
的输入端和放大器EA2的反相输入端，电容C
e2
的输出端和放大器EA2的输出端连接以作为所述电流积分子电路的输出端，放大器EA1的同相输入端连接所述乘法子电路。
[0012]可选择地，所述比较子电路包括比较器，所述比较器的同相输入端连接所述电流积分子电路，其反相输入端用于输入锯齿波，其输出端连接所述驱动电路。
[0013]可选择地，所述PFC变换器拓扑结构还包括电源部分和电桥部分，所述电源部分包括电源输入端和电源输出端，所述电桥部分包括二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6，所述二极管D3的阳极和所述二极管D5的阴极连接以作为所述电桥部分的第一输入端，所述二极管D3的阴极和所述二极管D4的阴极连接以作为所述电桥部分的第一输出端，所述二极管D4的阳极和所述二极管D6的阴极连接以作为所述电桥部分的第二输出端，所述二极管D5的阳极和所述二极管D6的阳极连接以作为所述电桥部分的第二输入端；
[0014]所述电桥部分的第一输入端连接所述电源输出端，所述电桥部分的第一输出端同时连接所述PFC变换电路的输入端和非线性负载电路的输入端，所述电桥部分的第二输入端同时连接所述PFC变换电路的输出端和非线性负载电路的输出端，所述电桥部分的第二输出端连接所述电源输入端。
[0015]本专利技术还提供一种基于上述的谐波补偿系统的谐波补偿方法，其特征在于，所述谐波补偿方法包括：
[0016]步骤S1：获取谐波补偿系统的相关电路信息，其中，所述相关电路信息包括所述PFC变换电路和非线性负载电路的输出电流、所述PFC变换电路的电阻R
L1
两侧的电压以及电源部分的原始输入电压；
[0017]步骤S2：对所述相关电路信息进行预处理，得到多个电信号；
[0018]步骤S3：对所有所述电信号按照预设规则分配给所述谐波补偿电路的多个子电路中；
[0019]步骤S4：利用多个所述子电路对多个所述电信号进行处理，得到处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐波补偿系统，其特征在于，所述谐波补偿系统包括：PFC变换器拓扑结构和谐波补偿结构，所述PFC变换器拓扑结构包括PFC变换电路和非线性负载电路，所述PFC变换电路的输出端和所述非线性负载电路的输出端连接以作为所述PFC变换器拓扑结构的输出端且所述PFC变换器的输出端连接所述谐波补偿结构的电压输入端和电流输入端，所述PFC变换电路具有谐波补偿工作模式，在所述谐波补偿工作模式，所述谐波补偿结构获取所述PFC变换电路的电压，以及所述PFC变换电路和所述非线性负载电路的总电流，并对所述电压和所述总电流进行处理，得到脉宽调制波，所述脉宽调制波通过所述PFC变换电路的功率开关反馈给所述PFC变换器拓扑结构。2.根据权利要求1所述的谐波补偿系统，其特征在于，所述PFC变换电路包括电感L
f
、电感L
m
、二极管D1、电容C
f
、电容C1、电阻R
L1
和功率开关管Q，所述电感L
f
的输入端作为PFC变换电路的输入端，其输出端同时连接电容C
f
的输入端和电感L
m
的输入端，所述电感L
m
的输出端同时连接所述二极管D1的阳极和功率开关管Q的漏极，所述二极管D1的阴极同时连接电容C1的输入端和电阻R
L1
的输入端，所述电容C
f
的输出端、功率开关管Q的源极、电容C1的输出端和电阻R
L1
的输出端同时连接以作为所述PFC变换电路的输出端，所述功率开关管的栅极连接所述谐波补偿结构。3.根据权利要求1所述的谐波补偿系统，其特征在于，所述非线性负载电路包括二极管D2、电感L
r
、电容C2和电阻R
L2
，所述二极管D2的阳极作为所述非线性负载电路的输入端，其阴极连接电感L
r
的输入端，所述电感L
r
的输出端同时连接所述电容C2的正极和所述电阻R
L2
的正极，所述电容C2的负极和所述电阻R
L2
的负极同时连接以作为非线性负载电路的输出端。4.根据权利要求1所述的谐波补偿系统，其特征在于，所述谐波补偿结构包括依次连接的电压误差放大子电路、乘法子电路、电流积分子电路、比较子电路和驱动子电路，所述电压误差放大子电路的外接电压输入端作为所述谐波补偿电路的电压输入端与所述PFC变换电路的输出端连接，所述电流积分子电路的外接电流输入端作为所述谐波补偿电路的电流输入端与所述PFC变换电路的输出端连接。5.根据权利要求4所述的谐波补偿系统，其特征在于，所述电压误差放大子电路包括电阻R
e1
，电容C
e1
和放大器EA1，所述电阻R
e1
的输入端作为所述电压误差放大子电路的外接电压输入端，其输出端同时连接电容C
e1
的输入端和放大器EA1的反相输入端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：代云中，顾勇，冯袁，李美容，刘健洋，陈勇吏，曹志远，宁书星，朱发廷，金志成，徐源，
申请(专利权)人：宜宾职业技术学院，
类型：发明
国别省市：