抑制工频整流器电流谐波的非常规平衡变换技术研究

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1、博士学位论文抑制工频整流器电流谐波的非常规平衡变换技术研究UNCONVENTIONALINTER-PHASEREACTORTECHNOLOGYFORLINESIDECURRENTHARMONICSUPPRESSIONOFPOWERFREQUENCYRECTIFIER李渊哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TM461.5学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学博士学位论文抑制工频整流器电流谐波的非常规平衡变换技术研究博士研究生：李渊导师：杨世彦教授申请学位：工学博士学科：电力电子与

2、电力传动所在单位：电气工程系答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM461.5U.D.C:621.3DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringUNCONVENTIONALINTER-PHASEREACTORTECHNOLOGYFORLINESIDECURRENTHARMONICSUPPRESSIONOFPOWERFREQUENCYRECTIFIERCandidate：LiYuanSupervisor：Prof.Y

3、angShiyanAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：PowerElectronicsandElectricalDriveAffiliation：DepartmentofElectricalEngineeringDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要在大功率整流场合，全桥并联整流器具有高可靠性、高变换

4、效率等优势，应用广泛。传统抽头式平衡变换技术能够进一步抑制其输入侧电流谐波，但存在抽头二极管流经电流等级大导致的导通损耗较大、多抽头情况下需使用增设同步和触发等电路的可控型开关器件，以及仅能抑制输入电流中低次谐波等问题，制约了该技术在整流器上的应用及其性能的提升。为此，借助小功率平衡变换技术抑制谐波的高效“靶向”作用，在充分发挥整流器原有优势的同时，开展了具有不同特性的非常规平衡变换技术及实现方法的研究。通过理论分析、仿真和实验等手段，研究了所提非常规平衡变换方法的谐波抑制机理、运行条件及电路参数优化，并着重

5、分析了所提方法对整流器输入电流谐波、电压陷波、输出电压纹波以及等效容量的影响。针对传统两抽头平衡变换中二极管导通损耗较大的问题，提出了一种具有低导通损耗特性的谐波抑制方法。分析了其工作条件，讨论了其具有的3种工作模态，并以网侧电流谐波最小为目标，对其参数进行了优化。在最优参数条件下，建立了采用该方法后整流电路完备的电压和电流关系式，并给出了主要的电压和电流波形；在此基础上，分析了整流器输入电流及输出电压特性。此外，为了考察新方法对整流器容量的影响，对采用该方法后整流电路的磁性器件以及新平衡变换器中单相全波整流

6、电路的等效容量进行了分析和计算。仿真及试验均验证了所提方法的可行性和有效性。与传统两抽头平衡变换相比，所提方法在保有相同电流谐波和电压纹波抑制能力的前提下，能够显著降低平衡变换二极管导通损耗，且新方法对整流器容量的影响并不明显。相较于两抽头平衡变换器而言，传统三抽头平衡变换器虽然可进一步降低整流器网侧电流谐波，但要求其抽头开关管必须是可控型器件，因此需要额外增设同步、触发等相关电路。此外，三抽头平衡变换器致使整流器输出电压纹波系数也变差。为此，提出了一种简易不控型谐波抑制方法。推算了其工作条件，分析了其4种工

7、作模态，对整流器网侧电流谐波有着影响的两个参数进行了优化。在最优参数条件下，建立了采用该方法后整流器完备的电压和电流关系式，给出了主要的电压和电流波形，明确了整流器输入电流及输出电压的频域特性，分析了该方法对整流器等效容量的影响。仿真及试验均证明了该方法的可行性和有效性。相比于传统三抽头平衡变换，所提方法在保持了相同谐波抑制能力的基础上，显著降低了输出电压纹波系数，对整流器容量的影响也不大，-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文并且电路实现更加简洁。为了抑制整流器网侧电流的全部谐波，使其谐波得到最大程度的抑制，

8、给出了一种有源型谐波抑制方法。分析了该变换方法的谐波抑制特性，给出了具体实现的选型及设计过程，计算了该方法对整流器容量以及该平衡变换中PWM变换器等效容量的影响。结果表明该方法能够在不改变整流器原有电压特性的基础上，显著降低整流器网侧电流谐波。此外，为了能够抑制整流器网侧电流谐波及输出电压纹波的同时，又可以降低有源变换器的容量，提出了采用有源与无源混合式平衡变换的谐波抑制方法。分析了混合式谐波抑制方