本发明专利技术提供一种基于DCM变换器谐波注入的12脉冲整流器及控制方法，它包括12脉冲整流电路和DCM谐波注入变换器。基于传统的12脉冲电路，在两个平衡电抗器上各附加一个绕组，将两个附加绕组的异名端相连，两同名端作为工作于DCM模式的AC-DC变换器的输入。AC-DC变换器的输出与12脉冲整流电路的输出端相连，将能量返回主电路。工作于DCM模式下的AC-DC变换器，其输入电流可自动跟踪输入电压，可自动模拟一个无损电阻进行谐波注入。AC-DC变换器可以是Buck型、Boost型、Buck/Boost型、丘克型、Zeta型、SEPIC型、正激型、反激型等多种类型。本发明专利技术提出的谐波注入变换器不需要复杂的电流控制来保证谐波电流波形，只需要检测负载电流来调节占空比、改变模拟电阻的大小从而实现最优化的谐波注入，减小网侧电流的THD。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种减小网侧电流谐波的基于DCM变换器谐波注入的12脉冲整流器及其控制方法，属于电能变换领域。
技术介绍
二极管桥式整流电路可以将交流电变换为直流电，当直流侧采用电容进行滤波时，其输入侧电流的谐波分量很大，对电网造成了严重的污染。传统的12脉冲整流器包含两组6脉冲整流电路，可以消除输入电流中的5次、7次谐波分量，其系统可靠性高，设备成本低，结构简单，效率高，广泛应用于航空、工业等场合。随着国内外新的谐波标准的诞生，如民航适航标准RTCA D0-160E和国军标GJB181A-2003均规定交流用电设备总畸变电流的均方根值不应超过基波电流有效值的10%，即THD应小于10%。，而传统的12脉冲整流 器在大感性负载下输入电流THD约为15%，已不能满足要求。上世纪90年代中期，国外学者 Sewan Choi, Prasad N. Enjeti, Hong-Hee Lee 等人在 “A New Active InterphaseReactor for 12-Pulse Rectifiers Provides Clean Power Utility Interface. IEEETrans. Ind. Appl. , 1996, vol. 32 (No. 6) : 1304-1311. ” 中提出通过直流侧平衡电抗器注入三角谐波减小网侧电流THD的思路，通过平衡电抗器可得到与所需谐波电流同频同相的电压信号，并将这个电压作为半桥逆变器的输入，通过锁相环控制环路保证谐波电流与输入电压波形一致实现谐波注入。Bang Sup Lee, Jaehong Hahn, Prasad N. Enjeti后来 在 “A Robust Three-Phase Active Power-Factor-Correction and HarmonicReduction Scheme for High Power. IEEE Trans. Ind. Appl. , 1999, vol. 46 (No. 3) :483-493. ” 一文中将谐波电流产生电路改进成B00ST-PFC电路，而且BOOST变换器输出端直接和12脉冲整流器的输出端相连，可以将谐波电路产生的能量损耗回馈到负载；但这种方法同样需要控制环路进行谐波电流的波形控制。南京航空航天大学的张方华、王明后来在“12-Pulse Auto-transformer Rectifier with Current Harmonic Injection forNon-Grid-Connected Wind Power Applications”一文中提出在平衡电抗器附加绕组端口外接电阻和单周期控制的BOOST PFC变换器两种方案进行谐波注入，其中单周期控制的BOOST PFC变换器控制复杂，且对系统带宽要求较高，外接纯电阻进行谐波注入的方法不能适应负载变化，且损耗较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服利用变换器进行谐波注入时电路控制复杂以及外接电阻进行谐波注入不能适应负载变化、损耗较大等不足，提出一种基于DCM (包括临界连续模式)变换器谐波注入的12脉冲整流器。本专利技术的另一目的是提供一种基于DCM变换器谐波注入控制方法，该控制方法可实现最优化的谐波注入，减小网侧电流的THD。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的基于DCM变换器谐波注入的12脉冲整流器，它包括12脉冲整流器、变换器以及输出电路(10)和控制环路(11);所述12脉冲整流器由三相交流电源(1)、12脉冲移相变压器(2)、三相整流桥(3)和(4)、平衡电抗器(5)和(6);其特征在于所述变换器采用DCM模式的AC-DC变换器，所述12脉冲电路的两个平衡电抗器(5)和(6)上各增加一个副边绕组作为附加绕组，两个附加绕组的异名端相连，两同名端作为作于DCM模式的AC-DC变换器的输入；DCM的AC-DC变换器的输出端与12脉冲整流器的输出端相连。所述控制环路(11)包括电流采样电路、逻辑电路和驱动器。所述DCM模式的AC-DC变换器包括LC滤波电路(7)、单相整流桥(8)和功率变换器(9)。 所述的12脉冲整流器中的12脉冲移相变压器(2)采用自耦型的或是隔离型的；绕组结构采用P型(Polygon)结构，D (Delta)型或DT型。所述的DCM模式的AC-DC变换器中的功率变换器采用Buck、Boost、Buck/Boost、丘克、Zeta、SEPIC、正激或反激变换器。一种基于DCM变换器谐波注入控制方法，其特征在于12脉冲整流器的输出电流经电流采样电路采样后送至逻辑电路，得到脉冲序列通过驱动器放大后控制DCM模式的AC-DC变换器中开关管的导通与关断。该方法可实现不同负载情况下的最优谐波注入。本专利技术与现有技术相比的主要技术特点 现有技术采用单周期控制的BOOST PFC等变换器，控制环路复杂，其谐波注入的方法不能适应负载变化，且损耗较大。本专利技术采用DCM变换器作为谐波电流注入电路，12脉冲整流器中两平衡电抗器各附加一个绕组，两绕组的异名端相连，两同名端作为DCM变换器的输入端，DCM变换器的输出端与12脉冲整流器的输出端相连。由于工作在DCM模式下的AC-DC变换器的输入电流能够自动跟踪输入电压，因此所述变换器能够模拟一个有源无损电阻；同时，控制电路只需检测负载电流调节占空比，控制环路简单，能够实现各种负载条件下的最优谐波注入。本专利技术基于传统的12脉冲电路，在两个平衡电抗器上各附加一个绕组，将两个附加绕组的异名端相连，两同名端作为工作于DCM模式的AC-DC变换器的输入。AC-DC变换器的输出与12脉冲整流电路的输出端相连，将能量返回主电路。工作于DCM模式下的AC-DC变换器，其输入电流可自动跟踪输入电压，可自动模拟一个无损电阻进行谐波注入。本专利技术提出的谐波注入变换器不需要复杂的电流控制来保证谐波电流波形，只需要检测负载电流来调节占空比、改变模拟电阻的大小从而实现最优化的谐波注入，减小网侧电流的THD。附图26中虚线所示为未加入谐波注入电路时12脉冲整流器各点的电流波形，其网侧电流的THD较大。为减小输入电流的THD，两个平衡电抗器上各附加一个绕组，两个附加绕组的异名端相连，同名端接于一个电阻两端。电阻两端的电压近似为6倍频的三角波，当谐波注入电阻阻值合适时，谐波电流注入后12脉冲整流电路各点电流如图26中实线所示，此时输入电流的THD得到了很大的改善。但这种方法由于电阻阻值固定，不能满足不同负载情况下的最优谐波注入，同时电阻的引入将产生损耗，降低系统效率。本专利技术通过采用工作于DCM模式的AC-DC变换器，其输入电流能够自动跟踪输入电压的变化，此电流经滤波后作为谐波注入到12脉冲整流器中，对于谐波电流而言，此变换器可等效为一个电阻；变换器的输出和12脉冲整流器的输出端相连，可以将谐波电路产生的能量回馈给负载；通过对变换器开关管占空比的变化可以调节电压电流之间的比例关系。因此DCM模式AC-DC变换器可以等效为一个可变的无损的电阻。附图说明附图I是本专利技术的采用DCM模式功率变换器进行谐波注入的12脉冲整流器及其控制电路结构示意 附图2是本专利技术的采用Buck变换器进行谐波注入的P型12脉冲自本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于DCM变换器谐波注入的12脉冲整流器，它包括12脉冲整流器、变换器以及输出电路（10）和控制环路（11）；所述12脉冲整流器由三相交流电源（1）、12脉冲移相变压器（2）、三相整流桥（3）和（4）、平衡电抗器（5）和（6）；其特征在于：所述变换器采用DCM模式的AC？DC变换器，所述12脉冲电路的两个平衡电抗器（5）和（6）上各增加一个副边绕组作为附加绕组，两个附加绕组的异名端相连，两同名端作为作于DCM模式的AC？DC变换器的输入；DCM的AC？DC变换器的输出端与12脉冲整流器的输出端相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈乾宏，蒋磊磊，毛浪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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