專利名稱：一種低諧波整流電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種低諧波整流電路，用于將三相交流電能轉換為直流電能，并且在轉換過程中可以做到產生的諧波量很低。
背景技術：
直流電能是一種廣泛使用的電能形式，大功率直流電能通常是通過將電網三相交流電能通過三相橋式二極管或晶間管整流器整流獲得，在這個過程中會產生大量的諧波。為了解決諧波問題，有人提出了一種三相Boost功率因數校正電路，這種電路只采用一個開關器件，各相電流不能完全按正弦規律變化，其中包含一定的低次諧波。

發明內容
鑒于現有技術存在的不足之處，本發明提供了一種低諧波整流電路，該電路可保證各相電流以任意相位按正弦規律或非正弦規律變化。而且當電流以正弦規律變化時諧波非常低。本發明的目的是通過以下措施實現的
一種低諧波整流電路，包括設有T1、T2、T3的三相變壓器，三相變壓器中各相的原邊繞組與交流電網相連，其特征是三相變壓器各相的副邊繞組各連接一個整流模塊D16、D17、 D18的交流輸入端，各整流模塊D16、D17、D18的直流輸出正端分別接電抗器Li、L2、L3 一端，電抗器L1、L2、L3的另一端分別接電控開關Ql的集電極和二級管D5的陽極、電控開關 Q2的集電極和二級管DlO的陽極、電控開關Q3的集電極和二級管D15的陽極；二級管D5、 D10、D15的陰極相互連接并與電容Cl正極相連；各橋式整流器D16、D17、D18的直流輸出負端分別接電控開關Q1、Q2、Q3的發射集和電容Cl的負極，電容Cl的二端即為直流電能的輸出端。三相變壓器中各相的原邊繞組采用三角形接法或星形接法與交流電網相連。所述各整流模塊均由四個二極管組成，其中一相整流模塊的四個二極管D1、D2、 D3、D4兩兩串聯，二極管Dl的陽極和D3的陰極接三相變壓器Tl相的副邊繞組的一端，二極管D2的陽極和D4的陰極接三相變壓器Tl相的副邊繞組另一端；二極管Dl的陰極和D2的陰極接在一起，作為該整流模塊的直流輸出正端；二極管D3的陽極和D4的陽極接在一起， 作為該整流模塊的直流輸出負端；其余二相的整流模塊及與三相變壓器T2、T3相的接法與此相相同。電控開關Ql、Q2、Q3采用雙極型晶體管、MOS管、IGBT、IPM、IGCT或其它電力電子元器件。本發明相比現有技術具有如下優點
1、本發明的低諧波整流器用于將三相交流電能轉換為直流電能，其電路設計巧妙，采用這種電路結構，在轉換過程中可以做到產生的諧波量很低。2、本發明對電網的三相各設一個單相PFC電路，整流電路中的電流只在本相流動而不流入另外一相，從而避免了整流過程中相間影響。
3、另外，本發明的低諧波整流器與配套的控制器一起工作?？刂破髂軌虍a生相應的脈沖序列分別控制電控開關Ql、Q2、Q3的開關狀態，并在電抗器Li、L2、L3的配合下，保證各相電流以任意相位按正弦規律或非正弦規律變化。可以根據需要，進行單相調控。


附圖1和附圖2是本發明的原理圖。圖中Dl、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、Dll、D12、D13、D14、D15 是二極管， D16、D17、D18是整流模塊(采用單相橋式整流器)；Tl、T2、T3分別是三相變壓器中的一相； Li、L2、L3是電抗器，Ql、Q2、Q3是電控開關，Cl是電容。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明進行描述。實施例一
附圖1中D16、D17、D18是單相橋式整流器，AC端是整流器的交流輸入端，V+端是整流器的直流輸出正端，V-端是整流器的直流輸出負端。附圖1中Tl、T2、T3分別表示同一個三相變壓器中的一相，A、B、C分別表示電網的三相，“正”、“負”表示輸出直流電能的極性。三相交流電能分別由A、B、C輸入，直流電能由“正”、“負”輸出。與電網相連接的繞組是變壓器的原邊，與每個單相橋式整流器交流輸入端相連接的繞組是變壓器的副邊。三相變壓器Tl、T2、T3的原邊和副邊分別位于各自的芯柱上，芯柱之間可以有磁路相通如公知普通三相變壓器。原邊接成三角形。三相變壓器的T1、D16、D5、L1、Q1構成一相。三相變壓器的T2、D17、D10、L2、Q2和三相變壓器T3、D18、 D15、L3、Q3分別構成另外兩相。在三相變壓器Tl所屬的一相中，Tl的副邊與單相橋式整流器的交流輸入端連接。 電抗器Ll的一端與單相橋式整流器的直流輸出正端連接，電抗器Ll的另一端與Ql集電極、D5的正極連接。電容Cl的正極與二極管D5、D10、D15的負極及直流電能的輸出“正” 端連接；電容Cl的負極與電控開關Q1、Q2、Q3的發射極連接，3個單相橋式整流器的直流輸出負端即直流電能輸出的“負”端。在三相變壓器的T2和T3所屬的兩相接法與Tl相連接方式相同。實施例二
附圖2中，每個單相橋式整流器均由四個二極管組成，即用二極管Dl、D2、D3、D4，D6、 D7、D8、D9，Dll、D12、D13、D14，分別組成三個分立元件單相橋式整流器。在Dl、D2、D3、D4 組成的橋式整流器中Dl的陽極和D3陰極接在一起，D2的陽極和D4陰極接在一起，分別作為單相橋式整流器的交流輸入端；Dl的陰極和D2陰極接在一起，作為單相橋式整流器的直流輸出正端；D3的陽極和D4陽極接在一起，作為單相橋式整流器的直流輸出負端。在D6、 D7、D8、D9組成的橋式整流器中D6的陽極和D8陰極接在一起，D7的陽極和D9陰極接在一起，分別作為單相橋式整流器的交流輸入端；D6的陰極和D7陰極接在一起，作為單相橋式整流器的直流輸出正端；D8的陽極和D9陽極接在一起，作為單相橋式整流器的直流輸出負端。在二極管D11、D12、D13、D14組成的橋式整流器中Dll的陽極和D13陰極接在一起，D12 的陽極和D14陰極接在一起，接三相變壓器Tl相的副邊繞組兩端，分別作為單相橋式整流器的交流輸入端；Dll的陰極和D12陰極接在一起，作為單相橋式整流器的直流輸出正端；D13的陽極和D14陽極接在一起，作為單相橋式整流器的直流輸出負端。以上兩實施例中，電控開關Ql、Q2、Q3可以是雙極型晶體管，也可以是MOS管、 IGBT, IPM、IGCT或其它電力電子元器件。控制信號由電控開關Q1、Q2、Q3的基極加入。還需要特別說明的是三相變壓器原邊也可以接成星形。本發明工作原理如下
由以上實施例可見，本發明的低諧整流電路中三相變壓器的副邊分別接到一個單相橋式整流器的交流輸入端，并非接成三角形或星形。Tl的副邊、單相橋式整流器、D5、L1、Q1構成一個單相PFC (Power Factor Correction)的主電路。與此相似，由T2、T3等構成另外兩個單相PFC電路，三個單相PFC電路輸出端并聯共用一個電容Cl。本發明每一相變壓器副邊的電流只在本相流動而不流入另外一相，因此每一相變壓器副邊的電流的波形、幅度、相位只受本相電控開關的控制而不受另外兩相的影響，選擇適當的控制信號脈沖序列，就可以得到相應的電流波形，包括與本相電壓同頻同相的正弦波電流，從而實現低諧波高功率因數整流。因為同一變壓器芯柱的原邊和副邊電流具有相同的波形，而幅度與變比有關，并且受同名端影響在相位上同相或反相，換言之，改變副邊電流的波形、幅度和相位，即可以改變原邊電流的波形、幅度和相位，進而改變從電網輸入電流的波形、幅度和相位。因此當電網上有感性負荷時，本電路可以成為等效容性負荷，以提高電網的功率因數；當電網上有非線性負荷產生諧波電流時，本電路可以通過控制器，控制三個電控開關Q1、Q2、Q3注入反相諧波電流，從而減輕或消除非線性負荷的影響；當電網三相負荷不平衡時，本電路可以只從負荷較輕的一相或兩相獲取電能，供本發明的負載應用，讓電網三相負荷趨于平衡。
權利要求
1.一種低諧波整流電路，包括設有Tl、T2、T3的三相變壓器，三相變壓器中各相的原邊繞組與交流電網相連，其特征是三相變壓器各相的副邊繞組各連接一個整流模塊D16、 D17、D18的交流輸入端，各整流模塊D16、D17、D18的直流輸出正端分別接電抗器L1、L2、L3 一端，電抗器Li、L2、L3的另一端分別接電控開關Ql的集電極和二級管D5的陽極、電控開關Q2的集電極和二級管DlO的陽極、電控開關Q3的集電極和二級管D15的陽極；二級管 D5、D10、D15的陰極相互連接并與電容Cl正極相連；各橋式整流器D16、D17、D18的直流輸出負端分別接電控開關Q1、Q2、Q3的發射集和電容Cl的負極，電容Cl的二端即為直流電能的輸出端。
2.根據權利要求1所述的低諧波整流電路，特征是所述三相變壓器中各相的原邊繞組采用三角形接法或星形接法與交流電網相連。
3.根據權利要求1所述的低諧波整流電路，特征是所述各整流模塊均由四個二極管組成，其中一相整流模塊的四個二極管D1、D2、D3、D4兩兩串聯，二極管Dl的陽極和D3的陰極接三相變壓器Tl相的副邊繞組的一端，二極管D2的陽極和D4的陰極接三相變壓器Tl 相的副邊繞組另一端；二極管Dl的陰極和D2的陰極接在一起，作為該整流模塊的直流輸出正端；二極管D3的陽極和D4的陽極接在一起，作為該整流模塊的直流輸出負端；其余二相的整流模塊及與三相變壓器T2、T3相的接法與此相相同。
4.根據權利要求1所述的低諧波整流電路，特征是所述電控開關Q1、Q2、Q3采用雙極型晶體管、MOS管、IGBT、IPM、IGCT或其它電力電子元器件。
全文摘要
本發明涉及一種低諧波整流電路，由三相構成，每相都包含三相變壓器中的一相、整流模塊、電抗器、電控開關、二極管及共用電容組成單相PFC，然后將三個單相PFC輸出端并聯在一起，用于將三相交流電能轉換為直流電能，采用這種電路結構，在轉換過程中可以做到產生的諧波量很低。
文檔編號H02M7/217GK102447409SQ201210005198
公開日2012年5月9日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者于冬鋒, 羅代云 申請人:南京上科機電工業有限公司