不對稱級聯型整流電路的製作方法
2023-08-06 17:34:21 3
專利名稱：不對稱級聯型整流電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力電子技術領域，特別涉及一種不對稱級聯型整流電路。
背景技術：
隨著電力電子裝置的應用範圍不斷擴大，大功率的電力變流器的廣泛應用，給電 力系統帶來了諧波汙染、功率損耗等問題。目前電力電子裝置常用的整流裝置大都採用二 極管整流電路或晶閘管相控整流電路，由於他們對電網注入了豐富的諧波，導致了電網的 嚴重「汙染」。電力電子裝置的諧波汙染問題成為電氣工程領域關注的焦點問題之一。PWM整流器因具有高功率因數、無功補償的優點，成為當前解決電網「汙染」問題的 一種有效手段。另一方面PWM整流器可以實現能量雙向流動。不但能實現由交流側向負載 傳送能量的整流特性，而且能實現由直流側向交流側回饋能量的逆變特性，從而有效的節 約和利用了能源。由於PWM整流技術的種種優點，已被廣泛應用於各類電力電子系統中，比 如靜止無功補償器、有源電力濾波器、功率因數校正、超導儲能、交直流電機驅動系統、太 陽能可再生能源的併網發電、高壓直流輸電及統一潮流控制等。近年來，多電平變流技術由於輸出波形畸變小、dv/dt小和系統的EMI小等特點而 受到廣泛的關注。如何克服大功率的電力變流器由於受到變壓器或電抗器尺寸、效率、價格及可靠 性的限制而存在的功率等級提升、諧波汙染等問題，是行業內所追求的技術。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種不對稱級聯型整流電路，通過脈寬調製技 術PWM，能輸出多個直流，並且能提高交流側的功率因數，諧波補償，同時提高了系統的可靠 性。為達到上述目的，本發明採用的技術方案如下一種不對稱級聯型整流電路，包括一三相交流電源，其特徵在於包括一由三個單 相不對稱級聯型整流電路構成的電路結構，每一相電路包括一電感L，一端連接所述交流電 源的一相應的輸出端；串聯連接的兩個不對稱的四電平電路，與所述電感L串聯連接；每個 四電平電路包括兩個輸出負載以及與所述輸出負載並聯的兩個電容。進一步，所述四電平電路包括四個帶續流二極體的開關器件。進一步，所述帶續流二極體包括與二極體並聯的電子器件，所述電子器件選自 IGBT、IGCT、MOSFET。一種單相不對稱級聯型整流電路，包括一交流電源，其特徵在於包括一電感L， 一端連接所述交流電源的一相應的輸出端；串聯連接的兩個不對稱的四電平電路，與所述 電感L串聯連接；每個四電平電路包括兩個輸出負載以及與所述輸出負載並聯的兩個電容。本發明的有益效果是提供一種不對稱級聯型整流電路，由不對稱多電平變換器級聯構成，本發明通過脈寬調製技術PWM，使該電路可以輸出多個直流，並且能提高交流側間 的功率因數，降低諧波，同時提高了系統的可靠性。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發明。
圖1是三相不對稱級聯型整流電路結構；圖2是單相不對稱級聯型整流電路結構；圖3是Vab電壓波形；圖4是電網側電壓和電流波形。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結 合具體圖示，進一步闡述本發明的實施方式。本發明提出的三相不對稱級聯型整流電路結構如圖1所示，每一相電路由兩個不 對稱的四電平電路串聯而成。圖中，L代表電感，R包括了電感上的電阻以及二極體的導通 電阻。 Vall、Val2、Va21、Va22、Vbll、Vbl2、Vb21、Vb22、Vcll、Vcl2、Vc21、禾口 Vc22 分別是輸出負載上的直流 電壓。Tall、Tal2, Tal3, Talo Ta21, Ta22, Ta23, Ta24等是帶續流二極體的開關器件，可以是IGBT、 IGCT,MOSFET等電力電子器件。該開關器件可以工作在導通或截至狀態。本發明的三相不對稱級聯型整流電路結構可以通過控制開關電力電子器件，使得 在輸出直流端得到一個穩定的電壓，同時提高交流側功率因數，降低諧波，提高交流側的電 言旨質量。圖2是在圖1的基礎上引申出的單相不對稱級聯型整流電路結構。L代表交流側 電感電流，R包括了電感上的電阻以及二極體的導通電阻。U1，VI，U2，V2分別表示並在直 流輸出側的4個電容上的電壓。如果按照Vl Ul V2 U2 = E E E E的比例控制的話，a和b端電壓 Vab可以呈現7種電平。每種電平可以分別有1到4種不同的開關模式，可以用表1表示。 圖3給出了 Vab的仿真波形，圖4給出了電網側電壓和電流的仿真波形。表1是呈現七種電平整流器狀態表
4 如果按照不同的輸出直流電壓的比例，可以在a和b端得到不同電平的交流電壓 波形。當直流輸出的電壓比為Vdl Udl Vd2 Ud2 = 1 2 1 1時，交流側Vab 可以呈現9種電平。+4E，+3E，+2E，+Ε，0，-Ε, -2Ε，-3Ε禾口 _4Ε，共九個電平。當直流輸出的電壓比為Vdl Udl Vd2 Ud2 = 1 3 1 1時，交流側Vab 為 +5E，+4E, +3E, +2E, +Ε，0，-Ε, -2Ε, -3Ε, -4Ε 和 _5Ε，共^^一個電平。當直流輸入電壓比為Vdl Udl Vd2 Ud2 = 1 4 1 1時，交流側Vab為 +6E, +5E, +4E, +3E, +2E, +Ε，0，-Ε, -2Ε, -3Ε, -4Ε, -5Ε 和 _6Ε，共十三個電平。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不僅僅受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這 些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書 及其等效物界定。
權利要求
一種不對稱級聯型整流電路，包括一三相交流電源，其特徵在於包括一由三個單相不對稱級聯型整流電路構成的電路結構，每一相電路包括一電感L，一端連接所述交流電源的一相應的輸出端；串聯連接的兩個不對稱的四電平電路，與所述電感L串聯連接；每個四電平電路包括兩個輸出負載以及與所述輸出負載並聯的兩個電容。
2.根據權利要求1所述的一種不對稱級聯型整流電路，其特徵在於所述四電平電路 包括四個帶續流二極體的開關器件。
3.根據權利要求1所述的一種不對稱級聯型整流電路，其特徵在於所述帶續流二極 管包括與二極體並聯的電子器件，所述電子器件選自IGBT、IGCT、M0SFET。
4.一種單相不對稱級聯型整流電路，包括一交流電源，其特徵在於包括一電感L，一 端連接所述交流電源的一相應的輸出端；串聯連接的兩個不對稱的四電平電路，與所述電 感L串聯連接；每個四電平電路包括兩個輸出負載以及與所述輸出負載並聯的兩個電容。
全文摘要
本發明提供一種不對稱級聯型整流電路，包括一三相交流電源，還包括一由三個單相不對稱級聯型整流電路構成的電路結構，每一相電路包括一電感L，一端連接所述交流電源的一相應的輸出端；串聯連接的兩個不對稱的四電平電路，與所述電感L串聯連接；每個四電平電路包括兩個輸出負載以及與所述輸出負載並聯的兩個電容。本發明通過脈寬調製技術PWM，能輸出多個直流，並且能提高交流側的功率因數，諧波補償，同時提高了系統的可靠性。
文檔編號H02M7/12GK101882877SQ20101022291
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月8日 優先權日2010年7月8日
發明者徐耀, 湯天浩, 王天真, 蒲波宇, 韓金剛 申請人:上海海事大學