直流侧采用C滤波的改进型低谐波输入三相整流器

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电C 机C 与C 控C 制C 学C 报C C C C C C C C C C C C C 第 $" 卷C 期在各相间循环一次。 设计思路是： 选择任意一个 $ ! " 个电源周期， %的 在该 $ ! " 个周期内， 设计 $、 值， 使整流器满足输入电压、 电流同相， 且输入电流 ［ "3 ，"$ ］ ， 近正弦。选择 2 相下桥臂二极管导通区间 % 的谐振频率等于电源 如图 ! 所示。 此外， 选取 $、 $% 。 即 & . + $ ! ! !! 频率， 因电源三相对称， 根据图 $ 可得 ’4 + （ ( % 2 ) - ( % 5 ) - ( % 6 )） ! "， ’4 - ’2 + $ ’4 - ’5 + $ ’4 - ’6 + $ 7* 2 - ( % 2 )， 7" 7* 5 - ( % 5 )， 7" 7* 6 - ( % 6 )， +8
（ /LM6HN6OLM 2PGHQLPB PLCQLM， 1RCSGCD ECG9LMTGQI 6U /LM6CRJQGPT V /TQM6CRJQGPT，1RCSGCD %!&&!$ ，*BGCR）
7842%-02： -C 6MWLM Q6 GXKM69L QBL WGTQ6MQLW PJMMLCQ 6U QBL P6C9LCQG6CR7 JCP6CQM677LW MLPQGUGLM OGQB QBL PRH KRPGQG9L 76RW ，RC GXKM69LW 76O BRMX6CGP GCKJQ QBMLLHKBRTL MLPQGUGLM OGQB 3*HTGWL * UG7QLM GT KM6K6TLW GC QBGT KRKLM: +BGT MLPQGUGLM ORT P6XK6TLW 6U GCKJQ GCWJPQ6MT，QBMLLHKBRTL WG6WL MLPQGUGLM，P6XXJQRQG6C WGH 6WLT KRMR77L7 P6CCLPQLW OGQB QBL JKKLM WG6WL RCW 3*HTGWL * UG7QLM: -C QBGT KRKLM，6KLMRQG6C KMGCPGK7L RH CR7ITGT 6U QBGT C69L7 MLPQGUGLM ORT WLLK7I RCR7IYLW: *6XKRMGT6C ZLQOLLC QBL GXKM69LW MLPQGUGLM RCW QBL L[GH QGCD MLPQGUGLM OGQB 3*HTGWL )* UG7QLM ORT DG9LC RT OL77: .6ML69LM ，R KMRPQGPR7 KRMRXLQLM 6KQGXR7 WLTGDC XLQB6WT 6U QBLTL QO6 MLPQGUGLMT OLML KM6K6TLW: ([KLMGXLCQR7 MLTJ7QT TB6O QBRQ GCKJQ PJMMLCQT OG77 ZL GXH KM69LW ZI RWWGCD RJ[G7GRMI GCWJPQ6MT RCW PRKRPGQ6MT Q6 QBL /* TGWL: \LQQLM P6XKMLBLCTG9L KLMU6MXRCPL PRC ZL RPBGL9LW ZI JTGCD QBL KM6K6TLW MLPQGUGLM OGQB 3*HTGWL * UG7QLM U6M GQT TGXK7GPGQI P6CUGDJMRQG6C RCW TXR77LM RJ[G7GRMI P6XK6CLCQT: 9(: +&%)4： MLPQGUGLMT；PRKRPGQG9L UG7QLMT；BRMX6CGPT；K6OLM URPQ6M；KRMRXLQLM LTQGXRQG6C
! !（ ! "!）# !"$ # !， 式时， 电路中只有 $ 个二极管导 （ &） 通甚至不存在二极管导通， 如图 % 所示。
（%） （’） （/） （9）
’ 4 为电源中点对地电位； ( % 2 )、 ( % )、 ( % 6 ) 为分 式中： :< 、 : = 上的电压。 别为二极管 : ; 、 ［ "3 ，"$ ］ 2 相的电流关系为 在 内，
（’） 假设输出滤波感 $ 7 足够大， 则由式 得 #* .?@!")3 + A ， （B） #, 式中 ")3 为 * % 2 + 3 的时刻。 ［ "3 ， ")3 ］ (%2 ) + 3 ， (%6 ) + (* ， 在 内， 分别把 2 相和 6 相电压、 （’） （9） ［ "3 ， ")3 ］ 电流代入式 和式 并在 内 积分得 C $$
图 ’" 直流侧 % 滤波的改进型三相整流器 ()*+ ’" ,-.-/-*0 -1 234 )5.6-748 6492)1)46 :)23 % 1)/246
根据不同负载下电容充放电时间不同， 将该电路 的工作状态分为大负载电流、 中负载电流和小负载电 流 ! 种工作模式。定义上桥臂并接电容充放电所需 时间为 "& ， 由于电容充放电开始时刻发生在三相输入 电流过零点处， 所以每个二极管导通时间为 $ $ ! 8 "& 。大负载电流模式时， % < !"& < $（ $ !!） ， （ )） 如图 " 所示， 有 ! 个或 $ 个二极管会同时导通。随着负载电 流的减小， 电容充放电时间增加， 整流器进入中负载 $ !! ）< !"& < $$（ $ !! ） ， & 个或 $ 电流工作模式， $（ （ =） 个二极管同时导通， 如图 " 所示。小负载电流模
图 !" 改进型三相整流器的工作模式示意图 #$%& !" ’()*$+% ,(-. -$/%)/, (0 12. $,3)(4.- ).51$0$.)
* % 2 + * 2 - * :1 。
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当整流器工作在大负载电流模式时， 直流侧电 （ (） 流为不等长的十二脉波， 如图 ’ 所示。 而在中、 （ )） 、 小负载电流模式时， 直流侧电流断续， 如图 ’ 图 ’ （ &） 所示， 在电流断续的这段区间， 输入电流仅在 无源器件间流动， 电源不向负载提供能量。 大、 中、 小负载电流模式下， 直流侧电流波形虽然不同， 但负 即 载电流 # * 的表达式一样， " " ! # * + ! # , $ - &*. !"$ / !!
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%&&’ < &= < %; 收稿日期： （ !’;@ —） ， 作者简介：陈# 仲 男， 博士， 研究方向为电力电子在电能质量控制和电力系统中的应用； （ !’?@ —） ， 朱银玉 女， 硕士研究生， 研究方向为功率因数校正； （ !’?$ —） ， 罗颖鹏 男， 硕士研究生， 研究方向为功率因数校正。
第 !" 卷# 第 $ 期 %&&’ 年 !! 月 # # # # # #
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直流侧采用 ! 滤波的改进型低谐波输入三相整流器
# 朱银玉， # 罗颖鹏 陈仲，
+. ;$! 中图分类号： 文献标志码：/ !&&;< ==’> （ %&&’ ） &$< &?%%< &@ 文章编号：
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!" 工作原理
为便Байду номын сангаас理解， 在分析整流器工作原理时， 做如下 0& 1 0- 均为理想二极管， 假设： 整流器输入电压、 电 流为 !（ 3 # * 456!"， 2 "） !# &" 直流侧 % 滤波的改进型低谐波输入三相整流器 本文提出了一种直流侧采用 / 滤波的改进型 低谐波输入三相整流器， 其电路拓扑如图 ! 所示。 ’2 ， ’7 ， ’ 9 为交流侧输入电感， 其值相等且大小为 ’； (& 1 (! 为与上桥臂二极管并联的电容， 其值相等且 ( ； ( 。 容值为 ; 为输出滤波电容
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!（ ， !（ ， !（ 7、 9 三相的输入 式中： 分别为 2、 2 "） 7 "） 9 "） %（ %（ %（ 7、 9 三相 电压瞬时值； 分别为 2、 2 " ）、 7 " ）、 9 "） # * 为相电压幅值； & * 为输入电 的输入电流瞬时值； 流幅值。 !# !" 直流侧 $% 滤波的低谐波输入三相整流器 ［-］ 文献 提出的直流侧采用 ./ 滤波的低谐波 输入三相整流器的电路拓扑如图 & 所示。在一个周 期中， 该整流器有 " 个工作模态， 图 $ 为主要工作波 形。除模态 ’’’ 外， 其他模态 工 作 时 均 伴 随 ./ 谐 振。因此， 该电路实质上是通过感容谐振来改善输 入电流， 从而提高功率因数的。 该整流器的主要特点有： 从输入侧可将其看成 是谐波电流源； 仅存在一种工作模式， 在整个负载范 围内二极管导通时间不变； 如果电感取值足够大， 直 流侧电流连续且纹波很小。