CN102104321A

CN102104321A - 不可控单相整流器减小谐波含量的方法

Info

Publication number: CN102104321A
Application number: CN2009102652530A
Authority: CN
Inventors: 张雪原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-19
Filing date: 2009-12-19
Publication date: 2011-06-22

Abstract

本发明属于整流技术领域，为了减小不可控单相整流器交流侧谐波含量，发明人提出了通过在整流桥直流侧设置斩波电路控制交流侧电流的方法。该方法中主电路结构由整流桥、斩波电路两部分构成，L₁为单相交流电源自身的电感；D₁、D₂、D₃、D₄四个二极管组成全波整流桥；电感L₂、二极管D₅、二极管D₆、可关断电力电子开关T共同组成斩波电路。通过一定的方式控制T的关断和导通，可以使整流器交流侧的电流大小和相位根据需要而变化，从而使单相不可控整流器交流侧的谐波含量降低。该发明技术和普通布可控整流器相比，大大减小了整流器交流侧的谐波含量。

Description

不可控单相整流器减小谐波含量的方法

技术领域

本发明涉及到一种单相整流器交流侧谐波的控制方法，通过控制单相整流器直流电流波形，从而使单相整流器交流侧电流的谐波降低，属于整流技术领域。

背景技术

整流是把交流电转化为直流电的技术，整流器中交流侧电压电流谐波含量和功率因数是衡量整流器产品的重要指标。在目前的单相整流技术中，有二极管组成的不可控型整流器、由晶闸管组成的半控型桥式整流器，，由全控型开关(IGBT或IGCT、GTO)组成的四象限整流器。由于不可控性整流器结构简单，成本低廉，虽然在整流过程中交流侧的谐波含量大，但还是得到大规模的使用。因此，采用一定的方法，在增加成本不多的情况下，减小不可控性整流器交流侧的谐波含量，具有巨大的经济价值。

发明人在分析现有单相整流技术以及整流器中交流侧电流变化规律的基础上，提出了一种减小单相不可控整流器交流侧谐波含量的方法。该方法通过在直流侧设置一个斩波电路，由该斩波电路控制交流侧电流的波形和相位，从而达到减小单相不可控整流器交流侧谐波含量目的。

发明内容

为了实现减小单相不可控整流器交流侧谐波含量小的目标，本发明提出了使用斩波电路控制整流器交流侧电流波形的方法，以满足在保证单相不可控整流器成本增加不多的条件下提高整流器的性能指标。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

通过直流侧的斩波电路控制单相不可控整流器交流侧电流，主电路结构由整流桥、斩波电路两部分构成，如图1所示；在图1中，L₁为单相交流电源自身的电感；D₁、D₂、D₃、D₄四个二极管组成全波整流桥；电感L₂、二极管D₅、二极管D₆、可关断电力电子开关T共同组成斩波电路，电感L₂可以安装在整流桥的交流侧，也可以安装在整流桥的直流侧，还可以集成在电源的变压器中，和单相交流电源的电感L₁合二为一；电容C₁为直流稳压电容；R为负载。通过一定的方式控制T的关断和导通，可以使整流器交流侧的电流大小和相位根据需要而变化，从而使单相不可控整流器交流侧的谐波含量降低。

本发明具有如下优点：

1、本发明能够降低单相不可控整流器交流侧谐波含量；

2、本发明既可单相使用，也可两相、三相组合使用，使用方式灵活；

3、本发明由于只对一个开关元件进行控制，控制比较简单；

附图说明

图1为本发明的原理图。

结合图1对本发明的原理做进一步的说明。如图1所示，设电感L₁上的电流为i₁，电感L₂上的电流为i₂，整流桥的输出电压为u₁，电容C₁上的电压为u₂，方向如图1中所示。电流i₁等于i₂。

当开关T导通时，有

(L_{1} + L_{2}) \frac{{di}_{1}}{dt} = | U_{m} \cos ωt | - - - (1)

由式(1)可得，当开关T导通时，电感L₁和L₂上的电流增大。

当开关T关断时，有

(L_{1} + L_{2}) \frac{{di}_{1}}{dt} = | U_{m} \cos ωt | - u_{2} - - - (2)

在实际的整流器中，由于|U_mcosωt|＜u₂，所以根据式(2)，电感L₁上的电流减小。

通过控制开关T的导通或关断，就可以使电感L₁上的电流增大或减小，从而达到最终控制交流侧电流的波形和相位的目的。

具体实施方式

具体实施方式是，使用电流传感器测量电感L₂上的电流，把测得的电流信号传送给控制器，控制器由AT89C51单片机构成(也可以使用ARM、DSP等系列的单片机)，单片机内由软件实现正弦波信号。测量信号与单片机内的正弦波信号进行比较，形成滞环控制，输出控制信号，驱动开关管T的关断或导通，使交流侧电流接近于正弦波形。

按照上述方式构建系统，电源为10V单相工频交流电源，二级管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅型号为70HF80，L₁为电源电感，为0.13毫亨，L₂电感为1毫亨，电容C₁为10毫法。开关管T的型号为BSM200GA120DN2，二级管D₆为BSM200GA120DN2中集成的反向并联的二极管。控制芯片采用AT89C51，L₂上的电流采用滞环方式控制，滞环宽度为1安。带上负载，稳态时，装置的实际测量的值如表1所示，通过装置实际测量值可以看出，本发明能大幅度降低不可控整流器交流侧的谐波含量。

表1实测数据

名称	本发明的测量值	普通不可控整流器的测量值
			交流电压有效值	10.0V	10.0V
交流电流有效值	6.0A	1.9A
			交流电流总谐波含量	11.4％	66.2％
直流电压	17.3V	9.7V
			直流电流	2.6A	1.5A

Claims

1.一种不可控单相整流器交流侧电流控制方法，其特征在于：二极管组成的整流桥与斩波电路组合使用，在二极管组成的整流桥的直流输出端设置一斩波电路，通过斩波器控制单相不可控整流器交流侧电流的变化，从而使单相整流器交流侧的电流根据需要得到控制。

2.按照权利要求1所述不可控单相整流器交流侧电流控制方法，其特征在于：斩波电路由电感、二极管、可关断电力电子开关组成；电感的一端与整流桥输出正极相连，另一端与二极管、可关断电力电子开关的阳极相连；二极管的阴极与负载相连；可关断电力电子开关与直流侧负极相连，可关断电力电子开关反向并联一个二极管。

3.按照权利要求1和权利要求2所述不可控单相整流器交流侧电流控制方法，其特征在于：使用电流滞环控制方式控制电感上的电流。