基于双反星形整流器负载的TAPF补偿方案研究

针对目前电解电镀等工业应用中快速变化的强非线性负载产生大量谐波和无功的问题,以混合型有源电力滤波器TAPF的谐波与无功补偿技术为背景,基于双反星形整流器负载将传统的阻抗型补偿装置TSC和并联型APF相结合构成TAPF补偿系统。由TSC进行大容量无功补偿,APF进行谐波电流补偿,以使系统具有优良的谐波与无功补偿特性及自适应性,提高了电网电能质量。仿真结果表明,该TAPF补偿方案对工业中应用双反星形整流器负载所引起的一系列与谐波和无功有关的电能质量问题进行了很好的解决。

基于环流提取法的近似零电流换相低谐波双反星形整流器

变压器的漏感使得整流器的换相不能瞬时完成,在低压大电流场合会对整流器的输入输出特性产生较严重的影响。给出了能有效抑制输入电流谐波并消除换相压降时所需提取的直流侧环流类型,在此基础上分析了直流侧环流对换相过程的改善机理,发现了提取的环流产生的二次换相,建立了二次换相模式下,整流器的换相重叠角、换相压降及输入电流谐波与电路参数之间的关系表达式,分析结果表明提取的直流侧环流不仅能显著减小输入电流谐波和换相重叠角,而且使整流器工作于近似零电流换相状态,得到了一种近似零电流换相的低谐波整流器。研制了一台额定功率为1.1 kW的实验系统,实验结果验证了理论分析的正确性及其在大电流场合的应用价值。

双反星形整流器的功率密度提升方法研究

为提高双反星形整流器的功率密度,文章提出了一种基于电力电子变压器的双反星形整流器拓扑。在该拓扑中,电力电子变换器和高频移相变压器构成电力电子变压器取代工频移相变压器,电力电子变换器采用AC-DC-AC式结构。为权衡系统的效率和功率密度,将变压器的工作频率提升至500 Hz。文章分析了两组三相半波整流电路的工作模态,推导了输入线电流和负载电压的解析表达式。仿真和实验均表明,该拓扑可在复制传统双反星形整流器性能的基础上,将变压器的体积降至工频变压器的1/3,提高系统的功率密度。

双反星形不控整流器的直流侧双无源谐波抑制方法

提出一种应用于双反星形不控整流器的直流侧双无源谐波抑制方法。该方法使用多绕组平衡电抗器代替平衡电抗器,多绕组平衡电抗器的一次绕组与两个共阴极二极管组成两抽头变换器,二次绕组与另外两个共阴极二极管组成单相全波整流电路,两种无源电路共同构成双无源谐波抑制电路。在双无源谐波抑制电路的作用下,双反星形不控整流器的输出脉波数增加至原来的3倍,成为18脉波整流器。本文分析了双无源谐波抑制电路的工作模态,并从输入线电流总谐波畸变率(THD)值最小的角度出发,对多绕组平衡电抗器的匝比进行了优化设计。理论分析表明,使用直流侧双无源谐波抑制方法后,整流器输入线电流THD降低至10.1%,负载电压纹波也减小为7.56×10-3。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。另外,双无源谐波抑制方法中使用的都是无源器件,具有电路结构简单、易于实现等优点。

一种基于全波平衡电抗器的双反星形12脉波整流器

为了有效抑制常规双反星形整流器的输入电流谐波和输出电压脉动,提出一种基于全波平衡电抗器的双反星形12脉波整流器。所提出的12脉波整流器由常规的双反星形整流器和全波平衡电抗器组成。全波平衡电抗器中含有带副边绕组的平衡电抗器和辅助单相全波整流器,辅助单相全波整流器通过从平衡电抗器的副边绕组提取方波电流来增加2个三相半波整流桥的输出电流和电压模态,然后依据交直流两侧电流和直流侧电压的关系,将双反星形整流器的脉波数从6倍增到12,显著抑制了输入电流谐波和输出电压脉动。因流过辅助单相全波整流器的电流仅为负载电流的6.69%,相较于现有基于抽头平衡电抗器的脉波倍增方法,所提方法除具备电路结构简单可靠、易于实现和成本低廉等优点外,还具有更小的附加导通损耗,更适用于低压大功率工业场合。研制了一台功率为1.1 kW的实验样机,验证了理论分析的正确性和该方法的有效性。