基于boost变换器的多脉波整流技术的谐波抑制研究

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1、基于Boost变换器的多脉波整流技术的谐波抑制研究刘芳，李灏淳，吴凤海（哈尔滨工业大学（威海）信息与电气工程学院，山东威海264209）摘要：在整流系统中，往往存在着大量的谐波，为减轻它们对电网的影响，结合多脉波整流技术构建了一种基于Boost变换器的谐波抑制电路。电网交流电经过变压器移相，又经不控整流电路得到直流电压，采用两个Boost电路并入负载，最终通过对Boost电路的控制达到进一步抑制电流谐波的目的。仿真结果表明，这种方法能够在多脉波整流电路的基础上进一步抑制交流侧输入电流的谐波，以达到更好的谐波抑制

2、效果。.jyqkax与IDC、IPP之间存在线性关系。具体如下：式中：f为开关频率；D为占空比。通过应用周期平均电流法的稳态情况，先求出IDC与负载电流的关系，从而确定出前者，然后再根据实际的负载情况，选择IPP，从而确定电感的大小。图3是电感值不同时整流桥输出的电流的仿真波形，可通过波形的比较得出适合的电感值。由图3可知电感值在额定值L=7mH时，输出电流波形较好。电感L减小时输出电流波形底部出现削尖。因此还是选择L=7mH较为理想（满足自然谐振频率SRF大于转换器的开关频率）。1.2.2电容的选择电容取不同

3、值时负载两端的电压波形如图4所示。由图可知，电容取值越大，滤波效果越好，但是容量越大，体积越大[4]。考虑实际情况，选C=1000μF就可满足要求。2控制电路及原理控制电路针对Boost电路设计，目的是使得Boost电路的输入电压和输入电流同相位，且均为正弦半波，实现功率因数校正。该控制电路采用双闭环设计，其中内环用来控制输入电流，外环用来控制输入电压，内外联动，保障系统功能实现。控制电路原理图如图5所示。电压环的给定电压ud*决定了最终的输出电压，把它与负载两端的电压进行比较，差值送入电压调节器PI1中，经过

4、比例积分变换后的输出id作为电流给定信号中反应电流大小的部分[5]，当负载发生变化时，输出电压产生变化，则id同时变化，该电流既能反映负载电流的大小，也能反应电感电流iL的大小。通过乘法器把id和

5、sinωt

6、相乘，实际上是用ud1代替的。在内环中，反馈变送环节将检测到的电感电流iL1与iL1*进行比较做差，差值送入电流调节器PI2中，经PI2调节后，再与载波（三角波）进行比较，得到的信号即为控制开关器件VT的P信号[6]。经过此P信号控制后，该Boost电路的输入电流iL1就能很好地跟踪指令电流iL1*，ud

7、也能跟踪给定电压ud*。控制电路中给定正弦和载波的获取依靠下述电路实现。利用图6所示同步变压器，采用Y-Y与Δ-Δ接法，一次侧与主电路变压器的二次侧输出电压连接，这样即实现了高压侧与低压侧的隔离，也保障了信号的同步，同时采用RC滤波，避免网侧高频干扰影响控制电路。另外，还可以利用同步电压信号经过逻辑电路、积分电路等生成载波信号，完成整个控制电路功能。3系统仿真及结果对上述基于Boost变换器的多脉波整流系统在Mat-lab中进行建模仿真，仿真图如图7所示。其中给定指令信号电压ud*=400V（仿真中直流侧的期望

8、输出电压值为400V）。参考电流环预测控制算法[7]和电流电压双闭环控制应用分析[8]。PI1的参数为：P1=0.04，I1=0.002；PI2的参数为：P2=0.001，I2=0.005。仿真结果如图8、图9所示。图8（a）为不带Boost变换器时系统输入电流ia的波形及其谐波分析，由图可知，电流的波形与正弦差距较大，11、13次谐波明显，ia的THD值为9.38%；图8（b）是带有Boost变换器时的情况，波形很接近正弦波，低次谐148波基本都被抑制，ia的THD值为2.20%。两者比较，谐波畸变率有明显减

9、小[9]。带有Boost变换器的多脉波整流系统工作时，负载两端电压ud、电流id的波形如图9所示，ud?400V，id?25A，与给定要求基本一致，由于启动时有较大的电路冲击，所以开始阶段有一定的超调，但最终会稳定到要求范围内[10]。4结语本文对构建的多脉波整流电路进行了设计及仿真。仿真结果表明，在多脉波整流系统的直流侧增加Boost变换器，能够实现对谐波的进一步抑制，同时降低了输出电压纹波，帮助系统更高效的运行。简介：刘芳（1979—），女，山东德州人，硕士。研究方向为电力电子与电力传动。.jyqkulin

10、k仿真技术在双闭环直流调速实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2011，30（1）：181-185.