CN110336458B - 谐波治理电路、具有该电路的电源和空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了谐波治理电路、具有该电路的电源和空调器，其中谐波治理电路包括依次连接的谐波采集模块、交流调压模块和反馈模块，其中谐波采集模块连接直流输出母线，用于采集直流输出母线上的负载谐波；交流调压模块，根据负载变化调整负载谐波的幅值和相位；反馈模块，用于将调整后的负载谐波反馈给交流输入线路，以治理谐波；本发明根据负载变化，三相电源各相电流通过谐波治理电路反馈注入负载谐波，实时调节输入电压、电流相位，锁定阻抗匹配，自动实现三相电源功率因数校正，有效治理三相电源各次谐波，改善电流波形，提高功率因数，使各相电流的2~40次谐波THD<5%，满足国标要求；具有电路简单，稳定可靠，成本低廉的优点。

Description

谐波治理电路、具有该电路的电源和空调器
技术领域
本发明涉及电源，尤其涉及一种适用于电源的谐波治理电路、以及具有该电路的电源和空调器。
背景技术
欧洲标准EN 61000-3-2和中国标准GB 17625.1要求三相电源空调设备每相输入电流≤16A强制满足每相输入电流各次谐波THD<5%要求。常规设计采用有源功率因数校正电路（APFC 电路）实现2~40次谐波要求，现有电路如图1所示。该电路为典型的三相APFC电路，技术难度大，功率因素高，但成本高、控制复杂。
因此，如何设计一种电路简单、控制方便，可靠性高的能治理谐波的电源，是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的线路复杂成本高的缺陷，本发明提出一种适用于电源的谐波治理电路、以及具有该电路的电源和空调器。
本发明采用的技术方案是设计一种谐波治理电路，包括依次连接的谐波采集模块、交流调压模块和反馈模块，其中谐波采集模块连接直流输出母线，用于采集直流输出母线上的负载谐波；交流调压模块，根据负载变化调整负载谐波的幅值和相位；反馈模块，用于将调整后的负载谐波反馈给交流输入线路，以治理谐波。
所述谐波采集模块包括串接在直流输出母线的正、负极母线之间的第四电容C4和第五电容C5，第四电容C4和第五电容C5之间的接点连接所述交流调压模块。
所述第四电容C4和第五电容C5的电容值相等。
所述交流调压模块包括串联后连接在所述谐波采集模块与反馈模块之间的第五电感L5、第六电容C6、第四电感L4；其中第五电感L5和第六电容C6之间的接点与地之间连接第七电容C7，第六电容C6和第四电感L4之间的接点与地之间连接第二开关K2，第六电容C6与第一开关K1并联；控制器根据负载变化调整所述第一开关K1和第二开关K2的开关频率。
所述第一开关K1和第二开关K2的开关频率为20千赫兹，开关占空比为0.5。
所述反馈模块包括三条反馈分支，三条反馈分支的头端并接所述交流调压模块的输出端，三条反馈分支的尾端分别连接所述交流输入线路的三条相线；三条反馈分支的电路结构相同，其中第一反馈分支包括串联的第一电阻R1和第一电容C1，第二反馈分支包括串联的第二电阻R2和第二电容C2，第三反馈分支包括串联的第三电阻R3和第三电容C3。
所述第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的电阻值相同，所述第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3的电容值相等。
本发明还设计了一种电源，具有串联的电抗组、交流输入线路、整流模块和直流输出母线，在直流输出母线和交流输入线路之间设有上述的谐波治理电路。
本发明还设计了一种空调器，所述空调器具有上述的谐波治理电路。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
本发明根据负载变化，三相电源各相电流通过谐波治理电路反馈注入负载谐波，实时调节输入电压、电流相位，锁定阻抗匹配，自动实现三相电源功率因数校正，有效治理三相电源各次谐波，改善电流波形，提高功率因数，使各相电流的2~40次谐波THD<5%，满足国标要求；具有电路简单，稳定可靠，成本低廉的优点，较常规APFC方案成本减少至少400元。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是现有谐波治理电路；
图2是本发明较佳实施例原理框图；
图3是本发明较佳实施例电路图；
图4是本发明电流谐波治理效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种谐波治理电路，参看图2示出的原理框图，其包括依次连接的谐波采集模块、交流调压模块和反馈模块，其中谐波采集模块连接直流输出母线，用于采集直流输出母线上的负载谐波；交流调压模块，根据负载变化调整负载谐波的幅值和相位；反馈模块，用于将调整后的负载谐波反馈给交流输入线路，以治理谐波。
参看图3示出的较佳实施例的电路图，所述谐波采集模块包括串接在直流输出母线的正、负极母线之间的第四电容C4和第五电容C5，第四电容C4和第五电容C5之间的接点连接所述交流调压模块。所述第四电容C4和第五电容C5的电容值相等。
参看图3示出的较佳实施例的电路图，所述交流调压模块包括串联后连接在所述谐波采集模块与反馈模块之间的第五电感L5、第六电容C6、第四电感L4；其中第五电感L5和第六电容C6之间的接点与地之间连接第七电容C7，第六电容C6和第四电感L4之间的接点与地之间连接第二开关K2，第六电容C6与第一开关K1并联；控制器根据负载变化调整所述第一开关K1和第二开关K2的开关频率。所述第一开关K1和第二开关K2的开关频率为20千赫兹，开关占空比为0.5。
参看图3示出的较佳实施例的电路图，所述反馈模块包括三条反馈分支，三条反馈分支的头端并接所述交流调压模块的输出端，三条反馈分支的尾端分别连接所述交流输入线路的三条相线；三条反馈分支的电路结构相同，其中第一反馈分支包括串联的第一电阻R1和第一电容C1，第二反馈分支包括串联的第二电阻R2和第二电容C2，第三反馈分支包括串联的第三电阻R3和第三电容C3。所述第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的电阻值相同，所述第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3的电容值相等。
本发明还公开了一种电源，具有串联的电抗组、交流输入线路、整流模块和直流输出母线，在直流输出母线和交流输入线路之间设有上述的谐波治理电路。电抗组由第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3组成，电抗组一侧连接三相交流电源，另一侧连接交流输入线路（R、S、T）。整流模块由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6组成全桥结构，将交流输入线路送来的交流电变换为直流电，然后通过直流输出母线供给负载。
下面结合图3详述本发明工作原理。图3中A、B、C三相电源分别接电抗组L1、L2、L3三个电抗器，三个电抗器值应相等L1=L2=L3。经过L1、L2、L3三个电抗器的A、B、C三相电源分别接到的三相桥式不可控整流电路（由二极管D1~D6组成全桥结构）的三个桥臂R、S、T。电容C4，C5串联连接于直流输出母线PN，两个电容的电容值相等C4=C5。
D1~D6组成三相不控整流桥，整流桥输出将交流电源AC转为直流电源DC，经第四电容C4和第五电容C5滤波整形，满足后级负载（比如空调压缩机负载）运行。由于连接直流输出母线的整流逆变器和负载呈现LR非线性、离散性，必将产生大量谐波，根据空调负载变化，三相电源各相通过电抗组（L1、L2、L3）与交流调压模块（L4、L5）和反馈模块（电容C1、C2、C3,电阻R1、R2、R3）反馈注入负载谐波, 此结构为奇次谐波电流提供低阻抗，抑制奇次谐波增长，可以自动调节输入电压、电流相位,锁定阻抗匹配，实现电源各相功率因素校正。
谐波治理电路是为抑制输入电流谐波的三次注入电流产生及控制电路。其中第四电容C4和第五电容C5可以是整流电路原有直流平波电容的分裂。电感L和电阻R的作用是控制注入电流的幅值和相位。三条反馈分支呈现Y接法，将注入电流合理地分配到交流输入线路中。电感和电容的设计必须满足三次串联谐振条件，为三次谐波注入电流提供低阻抗回路，提高三次谐波电流的发生效率。利用三个等值电容等分三次注入电流，分别注入到三相输入端中补偿输入电流的断流部分，使输入电流波形接近正弦波。
谐波治理电路中开关管K1与电容C6并联，开关管K2和电容C7与地线形成地通路。根据负载变化调节输入电压和电流的相位，提高功率因素。K1和k2为两个互补导通的理想开关，受所述控制器控制。控制器根据负载变化调整所述第一开关K1和第二开关K2的开关频率，经过反复计算和实验，开关频率设置在20KHz、且交流调压电路的开关占空比0.5，可适应空调压缩机大部分的工作需求。需要指出开关频率的选择原则：对输入电流和输出感性负载电流的电流频谱进行分析，可以发现，输入电流和输出电流的频谱除包含基波分量外，还含有以k次谐波为中心的所组成的谐波群，当K值很高时，谐波群接近原理基波，较易用滤波器滤除，而在目前功率开关的条件下，采用诸如K=20 KHz的频率比是可行的。但是K值取太大，将提高开关频率，电路的稳定性下降，且电路的开关损耗越大，电路效率越低，因此一般取K=20KHz。为交流调压电路的负载输出电感电容应该构成三次串联谐振条件。
本发明根据空调负载变化，三相电源各相电流通过LCR和开关K反馈注入负载谐波，实时调节输入电压、电流相位，锁定阻抗匹配，自动实现三相电源功率因数校正，使各相电流的2~40次谐波THD<5%，治理谐波的效果如图4所示，满足了国标要求。
本发明还公开了一种空调器，所述空调器具有上述的谐波治理电路。
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (8)

1.一种谐波治理电路，其特征在于：包括依次连接的谐波采集模块、交流调压模块和反馈模块，其中
谐波采集模块连接直流输出母线，用于采集直流输出母线上的负载谐波；
交流调压模块，根据负载变化调整负载谐波的幅值和相位；
反馈模块，用于将调整后的负载谐波反馈给交流输入线路，以治理谐波；
所述交流调压模块包括串联后连接在所述谐波采集模块与反馈模块之间的第五电感L5、第六电容C6、第四电感L4；其中第五电感L5和第六电容C6之间的接点与地之间连接第七电容C7，第六电容C6和第四电感L4之间的接点与地之间连接第二开关K2，第六电容C6与第一开关K1并联；控制器根据负载变化调整所述第一开关K1和第二开关K2的开关频率。
2.如权利要求1所述的谐波治理电路，其特征在于：所述谐波采集模块包括串接在直流输出母线的正、负极母线之间的第四电容C4和第五电容C5，第四电容C4和第五电容C5之间的接点连接所述交流调压模块。
3.如权利要求2所述的谐波治理电路，其特征在于：所述第四电容C4和第五电容C5的电容值相等。
4.如权利要求1所述的谐波治理电路，其特征在于：所述第一开关K1和第二开关K2的开关频率为20千赫兹，开关占空比为0.5。
5.如权利要求1所述的谐波治理电路，其特征在于：所述反馈模块包括三条反馈分支，三条反馈分支的头端并接所述交流调压模块的输出端，三条反馈分支的尾端分别连接所述交流输入线路的三条相线；三条反馈分支的电路结构相同，其中第一反馈分支包括串联的第一电阻R1和第一电容C1，第二反馈分支包括串联的第二电阻R2和第二电容C2，第三反馈分支包括串联的第三电阻R3和第三电容C3。
6.如权利要求5所述的谐波治理电路，其特征在于：所述第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的电阻值相同，所述第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3的电容值相等。
7.一种电源，具有串联的电抗组、交流输入线路、整流模块和直流输出母线，其特征在于：在直流输出母线和交流输入线路之间设有权利要求1至权利要求6任一项所述的谐波治理电路。
8.一种空调器，其特征在于：所述空调器具有权利要求1至权利要求6任一项所述的谐波治理电路。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112821401A (zh) * 2021-02-26 2021-05-18 珠海格力电器股份有限公司 谐波抑制装置、方法、控制单元、电器以及存储介质

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19533556C1 (de) * 1995-09-11 1996-12-12 Siemens Ag Dreiphasen-Gleichrichterschaltung
CN1115765C (zh) * 1999-04-29 2003-07-23 艾默生网络能源有限公司 三相桥式整流装置
CN2567863Y (zh) * 2002-03-08 2003-08-20 珠海格力电器股份有限公司 变频空调器的电磁兼容滤波电路
CN1753294A (zh) * 2004-09-22 2006-03-29 松下电器产业株式会社 直流电源装置、控制方法以及压缩机驱动装置
CN201204457Y (zh) * 2008-04-15 2009-03-04 上海恒睿信息技术有限公司 一种具有三次阻波器的供配电系统
CN101807861B (zh) * 2009-12-10 2012-08-29 河海大学常州校区 一种三相有源功率因数整流方法
JP5923386B2 (ja) * 2012-05-28 2016-05-24 日立アプライアンス株式会社 コンバータ装置及び、これを用いたモータ駆動装置
CN103812366B (zh) * 2012-11-08 2017-07-28 上海儒竞电子科技有限公司 三相可控整流电路
CN103812314B (zh) * 2012-11-08 2016-09-14 上海儒竞电子科技有限公司 高功率因数三相整流电路
CN103248106B (zh) * 2013-05-09 2014-10-15 国家电网公司 基于单周期控制策略的电动汽车充电机
CN204103796U (zh) * 2014-07-17 2015-01-14 珠海格力电器股份有限公司 光伏逆变器和光伏空调系统
CN206517314U (zh) * 2016-12-16 2017-09-22 哈尔滨理工大学 一种新型变频电机的整流电路
CN106787860B (zh) * 2016-12-30 2023-06-16 杭州禾迈电力电子股份有限公司 一种单级隔离型三相pfc变换器
CN207069890U (zh) * 2017-08-01 2018-03-02 深圳市共济科技股份有限公司 一种空调变频器网侧谐波抑制装置和系统

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