CN1057174C - 带有功率因数校正和谐波抑制电路的三相整流电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带有功率因数校正和谐波抑制电路的三相整流电路，在电路中增设一个三相电抗器、三个电感及三个电容；其中三个电感分别串入三相母线中，其输出端作为三相电抗器的三个相的输入端，而三相电抗器的输出端则接于两个滤波电容之间；三个电容器有一端相连，作为共同端，它们的另一端则分别接于三相母线上。本电路有效地抑制了谐波，并使功率因数补偿到95%以上。

Description

带有功率因数校正和谐波抑制电路的三相整流电路
本发明涉及一种带有功率因数校正和谐波抑制电路的三相整流电路。
目前三相全桥整流电路如图2所示，该电路主要由整流二极管和滤波电容组成。以上述三相工频整流电路作为输入的功率大于600W的电气产品，普遍功率因数较低和谐波含量达不到IEC(国际电工委员会，下同)标准的问题。虽然在整流电路的直流母线上串联电感可提高功率因数，但一般均在92％以下，如需进一步提高，直流电感值会很大，其体积和重量很大，且IEC标准不能达到，如果在交流母线中串交流电感，抑制谐波，同样会引起电感值偏大的问题，且影响输出的电压和功率。
发表于《电力电子技术》1997年第一期第100页的论文《电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术的进展》一文(作者：王兆安  刘进军)介绍了对这一问题的研究情况。文中介绍的第一类方法是采用电力有源变压器。例如一种典型的方案是将PWM逆变器并联在电网上，相当于一个受控电流源，产生与负载谐波大小相同而方向相反的谐波电流，对电源电流进行补偿。理论上讲这种方法在补偿谐波的同时，还能动态补偿无功功率，但实际上其功率因数仍很难达到IEC规定的标准。而且此方法还存在电路复杂的问题(如采用晶闸管电路)。
该文还介绍了另一类方案，即：开发不产生谐波且功率因数为1的新型变流器。对大容量变流器采用多重化技术，且须使用自换相变流器；对中等容量的单位功率因数变流器主要采用PWM整流技术，一般需要使用自关断器件；对小容量整流器多采用二极管整流加PWM斩波方式。显然，这些方法过于复杂，成本很高，很难在通用电气用品上使用。
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种三相功率因数校正和谐波抑制电路，能在减少谐波的同时，提高功率因数，使之达到IEC规定的标准，而且电路简单实用。
本发明实现上述目的的方案是：一种带有功率因数校正和谐波抑制电路的三相整流电路，包括第一至六整流二极管D1、D6，第一至二滤波电容C1、C2；其中第一至三二极管D1-D3分别是接于三相母线a、b、c的正向二极管，其阴极为整流电路的正极输出端，第四至六二极管D4-D6分别是接于三相母线a、b、c的反向二极管，其阳极为整流电路的负极输出端，正向二极管D1-D3的阳极和反向二极管D4-D6的阴极相连，其接点1、2、3即为整流电路的a、b、c三相输入端；其特征是：在电路中还有三相电抗器T、三个电感La、Lb、Lc及三个电容Ca、Cb、Cc；其中三个电感La、Lb、Lc分别串入三相母线a、b、c中，其输出端，即接点1、2、3处，同时也是三相电抗器T的三个相的输入端，而三相电抗器T的输出端则接于两个滤波电容C1、C2之间；三个电容器Ca、Cb、Cc有一端相连，作为共同端，它们的另一端则分别接于三相母线a、b、c上。
在以上的整流电路中，其三相电抗器T可等效成变比为1的电压输出自耦变压器，引入三相电抗器后，由于只有3次和3的整数倍谐波是同相位的，因此在三相绕组中有3*n次谐波流过(其中n表示整数)，有效地消除3*n次谐波，且抑制了其他谐波，提高了输出直流电压Ud，加上少量的电感La、Lb、Lc，串联于交流母线中，有效地抑制了谐波，从而可使谐波符合IEC标准。加上电容Ca、Cb、Cc可以有效地排除交流母线上电流滞后对功率因数的影响。显然，本电路避免了晶闸管、大电感等元件，使得电路简单，成本低，便于推广使用。
图1是本发明原理示意图。
图2是现有三相全桥整流电路示意图。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
图2所示为现有技术中的整流电路示意图。图1所示则为本发明的三相整流电路，与现有技术(图2)相同的是，该整流电路同样包括第一至六整流二极管D1、D6，第一至二滤波电容C1、C2(现有技术中也有只用一个电容的)；其中第一至三二极管D1-D3分别是三相母线的正向二极管，其阴极为整流电路的正极输出端，第四至六二极管D4-D6分别是a、b、c三相母线的反向二极管，其阳极为整流电路的负极输出端，正向二极管D1-D3的阳极和反向二极管D4-D6的阴极相连，其接点1、2、3即为整流电路的a、b、c三相输入端。
本发明的其特征是在电路中还有三相电抗器T、电感La、Lb、Lc及电容Ca、Cb、Cc；其中电感La、Lb、Lc分别串入a、b、c三相母线中，其输出端，即接点1、2、3处，同时也是三相电抗器T的三个相的输入端，而三相电抗器T的输出端则接于两个滤波电容C1、C2之间；三个电容器Ca、Cb、Cc有一端相连，作为共同端，它们的另一端则分别接于三相母线a、b、c上。
以额定线电流为补偿电流，可使功率因数达到96％以上。以上电路在实验中证明，在以额定线电流为补偿电流时，可使功率因数达到96％以上。在60％额定负载以上的功率因数可达95％以上，在25-60％额定负载时，功率因数也可达90％以上。其谐波和功率因数指标可以完全达到IEC规定的标准。
本发明所公开的电路可广泛适用于以三相电路作为输入，功率大于600W的电气产品，具有很大的实用价值。

Claims (1)

1.一种带有功率因数校正和谐波抑制电路的三相整流电路，包括第一至六整流二极管(D1、D6)，第一至二滤波电容(C1、C2)；其中第一至三二极管(D1-D3)分别是接于三相母线(a、b、c)的正向二极管，其阴极为整流电路的正极输出端，第四至六二极管(D4-D6)分别是接于三相母线(a、b、c)的反向二极管，其阳极为整流电路的负极输出端，正向二极管(D1-D3)的阳极和反向二极管(D4-D6)的阴极相连，其接点(1、2、3)即为整流电路的(a、b、c)三相输入端；第一、二滤波电容(C1、C2)相串联，串联后一端接于整流电路的正极输出端，另一端接于整流电路的负极输出端；
其特征是：在电路中还有三相电抗器(T)、三个电感(La、Lb、Lc)及三个电容(Ca、Cb、Cc)；其中三个电感(La、Lb、Lc)分别串入三相母线(a、b、c)中，其输出端，即接点(1、2、3)处，同时也是三相电抗器(T)的三个相的输入端，而三相电抗器(T)的输出端则接于两个滤波电容(C1、C2)之间；三个电容器(Ca、Cb、Cc)有一端相连，作为共同端，它们的另一端则分别接于三相母线(a、b、c)上。
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