专利名称:无源单相低谐波整流的方法及装置的制作方法
本发明是一种显著降低整流装置产生的电流谐波含量——THD的方法，属于交流——直流电源变换设备的技术领域：
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传统的交流——直流不可控(二极管)整流广泛地应用于工业生产中。这种电路结构简单，可靠性高，但在交流电网侧产生严重的电流谐波，功率因数也因此而下降。为了减少这种由整流装置产生的谐波污染，有两种基本方法。一种是增加一额外的谐波滤波装置，采取边污染边治理，即治表的方法。显然这种方法不能从根本上解决问题，且成本也高。另一种是治本的方法，即研制低谐波的整流装置取代高谐波的整流装置，使谐波污染降到最低水平。近年来人们研制出了交流电网侧电流波形接近正弦波的低谐波整流装置，利用微电子技术实时、智能控制全控型电力电子器件通、断。但由于控制复杂，价格昂贵，运行不可靠，再加上目前功率较小，严重制约了这种装置的推广。另外，基于无源L、C网络的简单、成本低廉、运行可靠的优点，人们一直致力于寻求一种无源的低谐波整流装置，相继提出了许多方案，但效果均不佳。
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、效果好的无源单相低谐波整流的方法及装置。
本发明的方案是首先从整流器的输入端输入交流电流，从整流器的输出端输出含有谐波的直流电流，然后将该直流电流中的谐波部分回馈到整流器的输入端即将二次谐波正、反相交替注入单相整流装置的电源输入端来抵消电流中所含谐波的含量，最后由整流装置的输出端输出直流电流。谐波注入抵消部分由电感和电容相串联所组成，当谐波注入抵消部分接在整流器的输出端时，谐波注入抵消部分的二端分别接在整流器的正、负两端形成并联通道，当谐波注入抵消部分跨接在整流器的两端时，电感器和电容相串联后，电感的一端接在整流器输出端的正端，电容的一端采用两只电容分别接电源两个输入端上形成回馈通道。其基本结构有四种现分别叙述第一种是采用回馈通道和并联通道共同作用来抵消谐波，由电容C11、C21和Cc1及电感Lc1所组成。其中电感Lc1和电容Cc1相串联后，并接在单相桥式整流装置的输出端，电容C11、C21的一端分别接在单相桥式整流的电源输入端，另一端连接在一起与电感Lc1和电容Cc1的结点P相接。第二种是仅用回馈通道谐波注入来抵消谐波，回馈通道由一只电感Lf和两只电容C1、C2所组成。电感Lf的一端接在单相桥式整流装置的输出端，另一端分别与电容C1、C2相连接，电容C1、C2的另一端分别与单相桥式整流装置的电流输入端相连接。第三种是仅通过并联通道的谐波注入来抵消谐波，并联通道由一只电感Lc和一只电容Cc所组成。电感Lc和电容Cc相串联后并接单相桥式整流装置的输出端。第四种是采用二套并联的整流装置时电感L′和电容C′相串联后并联于其中的一套整流装置整流器的输出端。
本发明的原理是通过增加一无源谐振电路，将单相桥式整流固有的二次谐波正、反相交替注入交流输入端，来抵消电流中所含的大部分谐波分量。当采用第一种结构时，通过调整该结构中各电容量的相对大小，就可以调整电容之间的比值关系，可调整注入系数ρ(即所注入的二次谐波峰值与负载直流之比)，达到最佳的谐波抵消效果，可使THD从原来的50％左右下降到10％以下。
本发明的优点在于1.谐波抵消效果好，最优方案可使电流谐波含量THD从50％降至10％以下，且无功率损耗。
2.采用简单的无源网络并联连结，结构造价低，易于实现且运行可靠。
3.负载变化若干倍的情况下，对抵消的效果基本没有影响，适应性强。
4.各种参数漂移对抵消效果影响不大。如电网频率漂移±1％且组成无源谐振网络的L、C参数漂移±3％时，补偿后的网侧电流谐波含量THD＜15％，最小时仅为6.3％。
本发明的方法与装置不仅在新型整流装置的制造方面有很高的应用价值，而且在设备的改造中，应用的前景也是非常广阔的。
图1是本发明中采用回馈通道和并联通道共同作用的抵消方法时的电路结构原理图。其中RL为负载，L0为平波电抗器。
图2是本发明中仅用回馈通道谐波注入的抵消方法时的电路结构原理图。其中RL为负载，L0为平波电抗器。
图3是本发明中仅通过并联通道的谐波注入抵消方法时的电路结构原理图。其中RL为负载，L0为平波电抗器。
图4是本发明中采用两套并联的整流装置的电路结构原理图。其中RL为负载，L0为平波电抗器。
图5是本发明装置电源输入端的合成电流波形示意图。
本发明的实施方案如下实施例1采用回馈通道和并联通道共同作用的抵消方法时，回馈部分由电容C11、C21、Cc1和电感Lc1所组成，电感Lc1与电容Cc1相串联接在单相桥式整流装置的输出端，电容C11、C21的一端分别接在单相桥式整流装置的电源输入端，两电容的另一端接在一起与电感Lc1和电容Cc1的结点P相连接。当C11＝C21，注入系数
。因此，同时调节C11、C21和Cc1的相对大小，即调整电容之间的比值关系就可以实现注入系数ρ的调节，当ρ＝0.664时，达到最佳抵消效果。
实施例2仅用回馈通道谐波注入的抵消方法时，回馈通道由电感Lf及电容C1、C2所构成，电感Lf的一端与单相桥式整流装置的输出端相连接，另一端与电容C1、C2相连接，电容C1、C2的另一端分别与单相桥式整流装置的电源输入端相接。当C1＝C2，谐波注入系数ρ＝0.5，谐波含量THD＝13.73％，是欠抵消，略差于最佳工作点。但这个方案结构简单，易于实现。根据实际情况，可将回馈通道设置成两组相同结构的对称回馈通道的谐波注入抵消电路，进行过抵消。要使得注入系数ρ为最佳值，可分别在每一个回馈通道中串入一只电阻，改变电阻值的大小，可以调节注入系数ρ达到最佳抵消效果，但此时在电阻有功率损耗。
实施例3仅通过并联通道的谐波注入抵消方案时，回馈部分由一只电容Cc和只电感Lc所组成，电感Lc和电容Cc相串联后并接在单相桥式整流装置的输出端。这时注入系数ρ＝1，是过抵消。同样在Lc和Cc的串联电路中串联一只电阻可以改变注入系数的大小，以达到最佳抵消效果。
实施例4采用二套并联的整流装置时，电感L′和电容C′相串联后并接在其中的一套整流装置中整流器的输出端。这样做可以省掉一套L、C装置，进一步降低成本。
根据以上所述，便可实现本发明。
权利要求
1.一种无源单相低谐波整流的方法，其特征在于该方法是首先从整流器的输入端输入交流电流，从整流器的输出端输出含有谐波的直流电流，然后将该直流电流中的谐波部分回馈到整流器的输入端即将二次谐波正、反相交替注入单相整流装置的电源输入端来抵消电流中所含谐波的含量，最后由整流装置的输出端输出直流电流。
2.一种实现权利要求
1方法的装置，由整流部分及谐波注入部分所组成，其特征在于谐波注入抵消部分由电感和电容相串联所组成，当谐波注入抵消部分接在整流器的输出端时，谐波注入抵消部分的二端分别接在整流器的正、负两端形成并联通道。
3.一种实现权利要求
1方法的装置，由整流部分的谐波注入部分所组成，其特征在于当谐波注入抵消部分跨接在整流器的两端时，电感器和电容相串联后，电感的一端接在整流器输出端的正端，电容的一端采用两只电容分别接电源两个输入端上，形成回馈通道。
4.根据权利要求
3所述的无源单相低谐波整流的装置，其特征在于回馈通道由一只电感(Lf)和两只电容(C1、C2)所组成，电感(Lf)的一端接在单相桥式整流装置的输出端，另一端分别与电容(C1、C2)相连接，电容(C1、C2)的另一端分别与单相桥式整流装置的电流输入端相连接。
5.根据权利要求
2所述的无源单相低谐波整流的装置，其特征在于并联通道由一只电感(Lc)和一只电容(Cc)所组成，电感(Lc)和电容(Cc)相串联后并接在单相桥式整流装置的输出端。
6.一种实现权利要求
1方法的装置，由整流部分和谐波注入部分所组成，其特征在于采用回馈通道和并联通道共同作用来抵消谐波，由电容(C11、C21、Cc1)及电感(Lc1)所组成，其中电感(Lc1)和电容(Cc1)相串联后，并接在单相桥式整流装置的输出端，电容(C11、C21)的一端分别接在单相桥式整流的装置的电源输入端，另一端连接在一起与电感(Lc1)和电容(CcL)的结点(P)相接。
7.根据权利要求
2所述的无源单相低谐波整流的装置，其特征在于采用两套并联的整流装置时，电感(L′)和电容(C′)相串联后并联于其中一套整流装置中整流器的输出端。
专利摘要
无源单相低谐波整流的方法及装置是一种显著降低整流装置所引起的电网电流谐波含量-THD的方法。该方法是首先从整流器的输入端输入交流电流，从整流器的输出端输出含有谐波的直流电流，然后将该直流电流中的谐波部分回馈到整流器的输入端即将二次谐波正、反相交替注入单相整流装置的电源输入端来抵消电流中所含谐波的含量，最后由整流装置的输出端输出直流电流。最佳抵消的效果可使THD由50%降低到10%以下。
文档编号H02M7/06GKCN1049772SQ96117153
公开日2000年2月23日 申请日期1996年10月31日
发明者戴先中, 徐以荣, 何丹 申请人:东南大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (1),