CN2363421Y - 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

本实用新型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通过调节电感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
本实用新型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1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。
本实用新型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。
本实用新型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的输出端则通过电感L4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，组成三相倍压整流电路，由于只有3次和3的整数倍谐波在电路中是同相位的，所以3*n次谐波(其中n表示整数，主要为3次谐波)从三相电抗器注入电路，提高了功率因数和减少了直流滤波电容的稳压容量要求。在其中线上加电感L4，可以调整注入3*n次谐波电流的大小，与三个交流母线滤波电感L1-L3相配合，可使谐波符合IEC标准。且使整流后输出的直流电压在额定负载下也符合要求，达到普通三相整流电路输出电压(在相同负载条件下)，同时，电感L1-L3对高频电磁干扰(EMI)有明显的抑制作用，从而可以减少电源系统中EMI的干扰。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2是现有三相全桥整流电路示意图。
图1是本实用新型原理示意图。
下而通过具体的实施例并结合附图对本实用新型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所示则为本实用新型的三相整流电路，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。电路中还可以有电感L1、L2，以进一步改善整流、滤波效果。
本实用新型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的输出端则通过电感L4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。
本实用新型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；
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的输出端则通过电感L4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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