三相半桥并联整流系统网侧谐波的直流侧抑制技术研究

发布时间：2017-12-13 11:16

  本文关键词：三相半桥并联整流系统网侧谐波的直流侧抑制技术研究

  更多相关文章： 三相半桥并联整流器 谐波抑制 环流 脉波倍增 有源平衡电抗器 换相重叠

【摘要】：三相半桥并联整流系统的电流回路仅有一个管压降,导通损耗小,因而被广泛应用于电解、电镀和电加热等低压大电流工业场合。但整流器件的强非线性使其向电网注入大量电流谐波,且因换相重叠的存在产生电压陷波,形成严重的谐波污染。因此在保持三相半桥并联整流系统原有优势的前提下,寻求一种低复杂度、高效率的谐波抑制方法已成为一个亟待解决的问题。为此,本文针对三相半桥并联整流系统采用直流侧抑制网侧谐波的技术途径,开展新型无源脉波倍增谐波抑制方法、基于有源平衡电抗器的谐波抑制方法、直流侧抑制网侧谐波机理及整流系统设计方法的研究。为了解决常规抽头式无源脉波倍增电路抽头上的二极管串联在负载通路,不宜应用低压大电流场合的问题,发明了一种带副边绕组及全波整流器的平衡电抗器(Secondary-side Full-wave Rectification Inter-phase Reactor,SFRIR),来构成一种新型无源脉波倍增电路。SFRIR使得输入电流波形的阶梯数和输出电压的脉波数倍增,显著降低了输入电流的THD和输出电压纹波。通过分析SFRIR副边绕组输出电压与整流电路输出电压的关系,给出了SFRIR倍增脉波数的必要条件。根据交直流侧电流关系,建立了SFRIR匝比与输入电流THD之间的数学模型,利用该模型得出了SFRIR倍增整流电路脉波数的最优匝比。在最优匝比条件下,SFRIR的引入完全抵消了双反星形整流电路输入电流中的6k±1次谐波或四星整流电路输入电流中的12k±1次谐波。但是,SFRIR仅能抵消输入电流中的部分特征次谐波,为了抑制输入电流中的所有特征次谐波,提出了一种基于有源平衡电抗器(Active Inter-phase Reactor,AIPR)技术的三相半桥并联整流器网侧谐波抑制方法。根据交直流侧电流关系,分析了消除网侧电流谐波的环流类型,并给出了环流的波形参数。建立了直流侧环流与其网侧对应电流之间的数学模型,揭示了三角波环流抑制网侧谐波的作用机理,即AIPR所产生的环流流经交流侧时,其所含谐波成分与原整流电路输入电流中相应次数谐波幅值近似相等、但符号相反,抵消了输入电流中的大部分谐波。分析了三角波环流对系统换相过程的改善作用,它不仅显著减小了换相重叠,而且完全消除了变压器漏感产生的输出换相压降。明确了直流侧抑制网侧谐波对系统磁性器件容量的影响,给出了一种具有谐波抑制能力的整流电路设计方法。分析了谐波抑制后整流单元的输出特性,由分析结果可知,SFRIR不仅增加了整流单元的输出电压,而且增加了整流单元的输出电流;AIPR不改变整流单元的输出电压,但增加了整流单元的输出电流,SFRIR和AIPR的加入都会增加系统磁性元件的容量。计算了基于SFRIR和AIPR的三相半桥并联整流电路中磁性元件(变压器、平衡电抗器和带副边的平衡电抗器)的等效容量,通过与常规三相半桥并联整流电路对比,SFRIR和AIPR的引入会使磁性器件的容量小幅增加。构建了基于SFRIR和AIPR的三相半桥并联整流电路的实验系统,测试分析了系统的谐波抑制性能。验证了SFRIR对直流侧电流的调制作用和脉波倍增功能,分析了输入电压和负载变化对基于SFRIR的三相半桥并联整流电路谐波抑制性能的影响。通过分析环流提取电路的输入特性,明确了AIPR中谐波对应能量的流向,给出了AIPR的选型和工作原理。验证了环流对系统换相过程的改善作用,实验分析了输入电压和负载变化对基于AIPR的三相半桥并联整流系统网侧谐波抑制性能的影响。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM461

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈金坤;多相整流系统的理论研究[J];福建师大福清分校学报;2000年02期

2 林德康;;杭钢80t电炉整流系统的配置、完善及备件国产化[J];浙江冶金;2002年03期

3 胡杰;鲁友仙;;整流系统的移相及其组合[J];氯碱工业;2007年05期

4 杨世勇;何政军;周方圆;;160kA电解铝整流系统滤波器设计和分析[J];大功率变流技术;2009年05期

5 付红琴;;供电整流系统技术优化与改进[J];自动化应用;2010年07期

6 路恩勇;;整流系统运行经验总结[J];氯碱工业;2011年05期

7 路恩勇;;整流系统运行中判断A、B桥的简易方法[J];氯碱工业;2012年06期

8 宁志毫;罗隆福;李勇;许加柱;张晓虎;;混合型多重化工业整流系统数学模型及动态控制模式研究[J];电网技术;2012年10期

9 王强;王卓;李春棠;;电解整流系统中的干扰及对策[J];中国有色金属;2012年21期

10 徐志军;窦新鹏;余天波;;电容在整流系统中的应用及故障率的分析[J];科技创新与应用;2013年22期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 姬凯;张启平;高跃;;三电平PWM整流控制技术研究[A];湖北省电工技术学会、武汉电工技术学会2008年学术年会暨理事会换届大会论文集[C];2008年

2 王跃;扬君;苏晓勃;曾志东;王兆安;王卫安;郭知彼;王小方;;电气化牵引网谐波综合治理及其有源电力滤波器的研究[A];中国电工技术学会电力电子学会五届三次理事会议暨学术报告会论文集[C];2001年

3 石栋;章根来;;贵航钢厂的谐波现状调查及治理措施[A];第十五届华东六省一市电机工程（电力）学会输配电技术研讨会论文集[C];2007年

4 杨维涛;高鹏;;中压有源谐波补偿装置在金属加工企业的应用[A];第二届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2011年

5 李赫;孙辉;;基于基波跟踪的谐波及无功检测[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集（下册）[C];2008年

6 孙辉;邹积岩;;配电网谐波实时补偿预测检测策略研究[A];第五届全国智能化电器及应用研讨会论文汇编[C];2001年

7 朱明明;朱莉莉;许强;;钢厂中频炉谐波污染的治理[A];2008中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C];2008年

8 赵汝有;;基于链式SVG的无功与谐波的综合补偿[A];2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C];2011年

9 史承逵;;供电系统中无功与谐波综合优化补偿技术的研究[A];安徽省电机工程学会优秀学术论文集（2002-2003）[C];2005年

10 翁利民;;电力电子技术与谐波抑制、无功功率补偿技术研究综述[A];2004年电力电容器学会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 雍明虹;云南计量装置促企业节能增效[N];云南日报;2008年

2 本报记者 杨立　通讯员 张晓斐 （邢旭光）;邢东矿：以科技保安全[N];中国企业报;2009年

3 陕西 小文;500型万用表表面上符合的意义[N];电子报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 王景芳;三相半桥并联整流系统网侧谐波的直流侧抑制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

2 刘定国;宽频域多类型谐波理论分析及治理方法研究[D];湖南大学;2016年

3 帅智康;高效无功与谐波动态控制方法及应用研究[D];湖南大学;2011年

4 郭伟峰;APF与TSC谐波无功综合补偿控制的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

5 王冬平;材料电加工设备谐波抑制技术的研究[D];北京工业大学;2004年

6 赵伟;高压配电网谐波与无功综合动态治理理论与应用研究[D];湖南大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 林丽香;非对称有机共轭分子整流效应的理论研究[D];福建师范大学;2015年

2 王钦诚;多相整流系统运行特性分析及电能计量研究[D];南昌大学;2015年

3 苍胜;多脉波整流系统Boost PFC型平衡变换器的研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

4 卢赛;集成滤波电感整流变压器在船舶整流系统中的应用研究[D];湖南大学;2015年

5 高世红;三电平PWM整流器的建模与控制研究[D];东北大学;2013年

6 韩尚文;油电混合动力动车组整流系统的研究[D];西南交通大学;2017年

7 王承林;基于新型整流变压器的整流系统在化工电解业中的应用研究[D];湖南大学;2009年

8 彭鹏;基于高运行效率的整流系统参数优化设计[D];湖南大学;2013年

9 郭宗志;用于城市轨道交通的新型能量回馈牵引整流系统的研究[D];北京交通大学;2010年

10 董晋明;基于直流侧有源谐波抑制技术的馈能式六相整流系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

，

本文编号：1284946