基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器

针对串联型多脉波整流器中移相变压器体积大与重量高等问题,研究一种基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器.该整流器由AC-AC变换器及高频多脉波整流器组成;分析了AC-AC变换器的工作原理,并根据工作原理设计了其控制策略,获得了AC-AC变换器输入、输出电压之间的定量关系;设计了Y/Δ/Y型移相变压器,并根据其结构获得了其输入电压与整流桥输入电压之间的数学关系;利用开关函数法确定了2个三相二极管整流桥的导通模态,建立了电力电子变换器输入电压与整流器输出电压之间的定量关系;引入等效电阻的概念,建立了整流器解析模型,获得了电力电子变压器输入电流以及输入功率因数的表达式.仿真和实验结果表明,使用电力电子变压器代替工频主变压器后,主变压器体积和重量减小三分之二,电力电子变压器输入电流THD值为6.5％左右,负载电压和电流保持恒定.     

基于直流侧有源谐波抑制方法的高功率密度多脉波整流器

为提高多脉波整流器的谐波抑制能力和功率密度,提出了一种使用直流侧有源谐波抑制方法和星形联结自耦变压器的多脉波整流器。该整流器的两个整流桥分别与两个Boost变换器相连,通过控制Boost电路的输入电感电流使整流器输入电流近似为正弦波;使用星形联结自耦变压器作为移相变压器,该变压器绕组结构交互联结,可显著降低变压器的容量,提高系统的功率密度。计算了使整流器输入电流为正弦波时的Boost变换器电感电流理论波形,并给出了可实现的电感电流波形,进一步分析了直流侧谐波抑制方法对星形联结自耦变压器容量的影响。仿真及实验结果表明,该整流器可有效抑制输入电流谐波,且具有较高的功率密度。     

基于直流侧无源电压谐波注入法的串联型24脉波整流器

为抑制串联型多脉波整流器的输入电流谐波,提出一种直流侧电压谐波注入法。该方法通过谐波注入电路产生6倍电网电压频率的电压谐波,并通过谐波注入变压器注入串联型多脉波整流器的直流侧,使整流器输入电流的波形近似为正弦;借助开关函数法,分析移相变压器输入电压24阶梯波的形成过程;从移相变压器输入电压总谐波畸变率(THD)值最小角度出发,设计注入变压器的最佳匝比。仿真和实验结果表明,使用谐波注入电路后,整流器的输入功率因数由97.43%提高到98.94%,电能质量得到明显提高;移相变压器的输入电压由12阶梯波变为24阶梯波,其THD值由9.74%降到3.34%,输入电流THD值由7.62%降到2.65%,整流器的谐波抑制性能得到显著提升。     

基于叉形联结自耦变压器的大电流整流器研究

为减小移相变压器体积,提高整流器功率密度,提出一种使用叉形联结自耦变压器的6相大电流整流器。通过分析大电流整流器的特点,得到理想大电流整流器应由移相自耦变压器和两组三相半波整流电路组成;根据大电流整流器对移相自耦变压器的结构要求,设计移相角等于π/3的叉形联结自耦变压器,将其应用于大电流整流器,分析大电流整流器的输入电流、负载电压及叉形联结自耦变压器的容量。理论分析和实验结果表明,所提出的大电流整流器与双反星形整流器具有相同的电能质量,但输出相同的负载功率时,叉形联结自耦变压器的容量比双反星形变压器小30%,可显著提高整流器的功率密度。     

航空用24脉波自耦变压整流装置的研究

从抑制谐波电流和减小体积质量的目的出发,设计了基于星形连接自耦变压器的24脉波自耦变压整流装置(ATRU),提出了采用4组相间变压器并联整流桥输出的方法来简化电路。介绍了ATRU的工作原理,分析了整流电路的等效容量。对相间变压器的结构和工作机理进行了详细分析。在Saber仿真的基础上,研制了一台18 k W ATRU原理样机。实验结果表明改进了相间变压器的24脉波ATRU不仅能够保证各个整流桥独立工作,降低输入电流的总谐波畸变,而且通过降低整流装置的等效容量,有效减小了其体积和质量,简化了电路结构。     

全桥Boost型高频环节DC-AC变换器

在全桥Boost型高频环节AC-AC变换器基础上,提出将输入周波变换器变为高频逆变器,并且在输出负载与输入电源之间联接高频电气隔离反激式变换器能量回馈电路,实现全桥Boost型高频环节DC-AC变换.该变换器是由输入滤波电路、储能电感、高频逆变器、高频变压器、周波变换器、输出滤波电路依序级联构成,深入分析了其控制策略与稳态特性,并给出了关键电路参数与仿真结果.这种变换器适用于要求输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大、体积和重量小的逆变场合.     

输入侧断相对自耦型12脉波整流器的影响

分析了输入侧断相对使用升压型三角形联结自耦变压器的12脉波整流器的影响,给出正常工作和断相运行时整流器各处的电压和电流特征。理论分析和实验结果表明,两整流桥输出电压的瞬时差是形成12脉波整流的关键;断相时,12脉波整流器等效为两个具有相同输入电压的单相全桥整流电路的并联,两整流桥输出电压瞬时差等于零,导致负载电压为2脉波,直流侧电能质量显著降低;所断相的输入电流等于零,整流器工作于严重的不对称状态。     

带Z源的高频环节AC-AC变换器

提出了一种基于Z源的高频环节AC-AC变换器,它是由输入滤波电路、储能电感、输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器、控制开关、输出滤波器依次级联组成.深入分析研究了这种变换器的稳态原理与移相控制策略.最后进行了仿真和实验.仿真和实验结果表明,这种变换器具有输出变压(升/降)、频率可变、高频电气隔离、双向功率流、负载...     

一种直流侧带混合谐波抑制电路的24脉波整流器

常规12脉波整流器会对电网造成大量谐波污染。为同时提高整流器交、直流侧电能质量,提出了一种直流侧带混合谐波抑制电路(Hybrid Harmonic Suppression Circuit, HHSC)的24脉波整流器。所提整流器由常规12脉波整流器、抽头变换器(Tapped Inter-Phase Converter, TIPC)和补偿电路(Compensation Circuit, CC)组成。TIPC的输出端与负载串联,直接调制整流桥的输出电流和电压。CC与负载并联,间接调制整流桥的输出电流,然后根据交、直流两侧电流关系和直流侧电压关系,最终使整流器输入电流接近正弦波,输出电压由12脉波倍增至24脉波。该方法仅需小容量(仅为输出功率的2.65%)的HHSC即可有效降低输入电流谐波和输出电压纹波,具有高谐波抑制性能、低谐波抑制代价等优点。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于星形联结自耦变压器的高功率密度12脉波整流器研究

为减小移相变压器的等效容量,并降低其绕组结构的复杂程度,提出一种等效容量小、绕组结构简单的星形联结移相自耦变压器。根据多脉波整流器对移相变压器的要求,确定了星形联结移相自耦变压器的相量图以及各绕组之间的匝比关系;定义了应用星形连接自耦变压器的12脉波整流器的开关函数,并应用该函数分析了12脉波整流器的输入电流和负载电压,并计算了该整流器所使用的3种磁性器件的等效容量。理论分析、仿真及实验结果表明,该整流器可以实现12脉波整流,且具有系统功率密度高、结构简单等优点,适合应用于三相四线制的大功率整流场合。