一种空调变频器网侧谐波抑制装置和系统的制作方法

本实用新型涉及电气控制技术领域，特别涉及一种空调变频器网侧谐波抑制装置和系统。

背景技术：

变频调速技术是一种成熟稳定的节能技术，在直膨式空调机组上应用可控制空调冷量输出，显著降低空调运行能耗。但一般变频器的整流方式不可避免地在输入侧产生较大的谐波电流，对电网产生污染。在某些对电磁环境要求严格的环境里，变频器产生的网侧谐波会严重影响其他用电设备的正常运行，造成重大经济损失。

现有空调变频器网侧谐波抑制一般采用6脉冲结构加无源滤波的整治措施。但该形式的变频器会造成网侧谐波电流分量大，功率因数低，加之必须在无源滤波电路中选用较大电容值的电容，很容易在电路中产生电路谐振效应，造成电机绕组的烧毁。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种空调变频器网侧谐波抑制装置和系统，通过采用十二脉整流电路进行整流，有效消除5次以及7次谐波，且提高了功率因数，节约电能效果明显，同时采用自适应调谐滤波模块根据当前的谐波数据实时调整其谐振频率，有针对性地抑制其他阶次的网侧谐波分量，从而有效降低了空调变频器对电网的谐波污染。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种空调变频器网侧谐波抑制装置，其包括移相变压器、十二脉整流电路和与十二脉整流电路连接的自适应调谐滤波模块，三相电源输入的交流电经移相变压器进行移相处理后输出至十二脉整流电路，经十二脉整流电路进行整流后输出直流电至直流母线，并且由自适应调谐滤波模块根据当前网侧的谐波数据自适应调整其谐振频率，抑制相应阶次的网侧谐波分量。

所述的空调变频器网侧谐波抑制装置中，所述十二脉整流电路包括第一六脉整流桥和第二六脉整流桥，三相电源输入的交流电经移相变压器进行移相处理后输出第一电压和第二电压，由第一六脉整流桥和第二六脉整流桥分别对所述第一电压和第二电压进行整流处理后输出至同一直流母线。

所述的空调变频器网侧谐波抑制装置中，所述移相变压器包括原边线圈、第一副边线圈和第二副边线圈，所述原边线圈为星形接线、与三相电源连接；所述第一副边线圈为星形接线、与第一六脉整流桥连接；所述第二副边线圈为角形接线、与第二六脉整流桥连接。

所述的空调变频器网侧谐波抑制装置中，所述自适应调谐滤波模块包括谐波检测器、数字信号处理器、与第一六脉整流桥连接的第一调谐滤波器、以及与第二六脉整流桥连接的第二调谐滤波器，由谐波检测器检测当前网侧的谐波数据并输出至数字信号处理器，由数字信号处理器根据所述谐波数据计算输出第一调谐滤波器和第二调谐滤波器的调谐值，分别调整第一调谐滤波器和第二调谐滤波器的谐振频率，抑制相应阶次的网侧谐波分量。

所述的空调变频器网侧谐波抑制装置中，所述谐波数据包括网侧谐波的频率和阶次。

所述的空调变频器网侧谐波抑制装置中，所述十二脉整流电路还包括第一电容和第二电容，所述第一六脉整流桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，所述第一二极管的负极、第二二极管的负极和第三二极管的负极均连接直流母线的正极和第一电容的一端，所述第一二极管的正极连接第四二极管的负极和第一副边线圈的a1端；所述第二二极管的正极连接第五二极管的负极和第一副边线圈的b1端；所述第三二极管的正极连接第六二极管的负极和第一副边线圈的c1端；所述第四二极管的正极、第五二极管的正极和第六二极管的正极均连接第一电容的另一端和第二电容的一端。

所述的空调变频器网侧谐波抑制装置中，所述第二六脉整流桥包括第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管和第十二二极管，所述第七二极管的负极、第八二极管的负极和第九二极管的负极均连接第一电容的另一端和第二电容的一端，所述第七二极管的正极连接第十二极管的负极和第二副边线圈的c2端；所述第八二极管的正极连接第十一二极管的负极和第二副边线圈的b2端；所述第九二极管的正极连接第十二二极管的负极和第二副边线圈的a2端；所述第十二极管的正极、第十一二极管的正极和第十二二极管的正极均连接直流母线的负极和第二电容的另一端。

所述的空调变频器网侧谐波抑制装置中，所述第一调谐滤波器包括第一电感、第二电感、第三电感、第三电容、第四电容和第五电容；所述第一电感的一端连接第一副边线圈的c1端和第一六脉整流桥，所述第一电感的另一端通过第三电容连接第四电容的一端和第五电容的一端；所述第二电感的一端连接第一副边线圈的b1端和第一六脉整流桥，所述第二电感的另一端连接第四电容的另一端；所述第三电感的一端连接第一副边线圈的a1端和第一六脉整流桥，所述第三电感的另一端连接第五电容的另一端。

所述的空调变频器网侧谐波抑制装置中，所述第二调谐滤波器包括第四电感、第五电感、第六电感、第六电容、第七电容和第八电容；所述第四电感的一端连接第二副边线圈的a1端和第二六脉整流桥，所述第四电感的另一端通过第六电容连接第七电容的一端和第八电容的一端；所述第五电感的一端连接第二副边线圈的b1端和第二六脉整流桥，所述第五电感的另一端连接第七电容的另一端；所述第六电感的一端连接第二副边线圈的c1端和第二六脉整流桥，所述第六电感的另一端连接第八电容的另一端。

一种空调变频器网侧谐波抑制系统，其包括如上所述的空调变频器网侧谐波抑制装置。

相较于现有技术，本实用新型提供的空调变频器网侧谐波抑制装置及系统中，所述空调变频器网侧谐波抑制装置包括移相变压器、十二脉整流电路和与十二脉整流电路连接的自适应调谐滤波模块，三相电源输入的交流电经移相变压器进行移相处理后输出至十二脉整流电路，经十二脉整流电路进行整流后输出直流电至直流母线，并且由自适应调谐滤波模块根据当前网侧的谐波数据自适应调整其谐振频率，抑制相应阶次的网侧谐波分量。通过采用十二脉整流电路进行整流，有效消除5次以及7次谐波，且提高了功率因数，节约电能效果明显，同时采用自适应调谐滤波模块根据当前的谐波数据实时调整其谐振频率，有针对性地抑制其他阶次的网侧谐波分量，从而有效降低了空调变频器对电网的谐波污染。

附图说明

图1为本实用新型提供的空调变频器网侧谐波抑制装置的结构框图。

图2为本实用新型提供的空调变频器网侧谐波抑制装置的电路图。

图3为本实用新型提供的空调变频器网侧谐波抑制装置中自适应调谐滤波模块的结构框图。

具体实施方式

本实用新型提供的空调变频器网侧谐波抑制装置和系统，通过采用十二脉整流电路进行整流，有效消除5次以及7次谐波，且提高了功率因数，节约电能效果明显，同时采用自适应调谐滤波模块根据当前的谐波数据实时调整其谐振频率，有针对性地抑制其他阶次的网侧谐波分量，从而有效降低了空调变频器对电网的谐波污染。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的空调变频器网侧谐波抑制装置包括移相变压器10、十二脉整流电路20和与十二脉整流电路20连接的自适应调谐滤波模块30，所述移相变压器10连接所述十二脉整流电路20和自适应滤波模块，三相电源输入的交流电经移相变压器10进行移相处理后输出至十二脉整流电路20，经十二脉整流电路20进行整流后输出直流电至直流母线，并且由自适应调谐滤波模块30根据当前网侧的谐波数据自适应调整其谐振频率，抑制相应阶次的网侧谐波分量，从而达到谐波抑制的效果，降低空调变频器对电网的谐波污染。

本实用新型提供的空调变频器网侧谐波抑制装置通过十二脉整流电路20对同一直流母线供电，有效消除5次以及7次谐波，且提高了功率因数，节约电能效果明显，并且由于网侧其他阶次谐波的幅值会不可避免地增大，因此针对剩余谐波采用自适应调谐滤波模块30，根据当前的谐波数据实时调整其谐振频率，有针对性地抑制其他阶次的网侧谐波分量，显著降低了变频器整流侧输入谐波电流总畸变率。

具体地，请一并参阅图2和图3，所述十二脉整流电路20包括第一六脉整流桥201和第二六脉整流桥202，所述第一六脉整流桥201和第二六脉整流桥202均连接移相变压器10和自适应调谐滤波模块30，三相电源输入的交流电经移相变压器10进行移相处理后输出第一电压和第二电压，由第一六脉整流桥201和第二六脉整流桥202分别对所述第一电压和第二电压进行整流处理后输出至同一直流母线。即本实用新型中通过移相多重联结两个六脉冲整流桥，组成十二脉整流电路20对同一直流母线供电，就能使一个六脉冲整流桥产生的谐波被另一个六脉冲整流桥产生的谐波所抵消，基本消除网侧5次、7次谐波分量，在消除谐波影响的同时，又提高了变频器负载的功率因数，降低了无功功率，节约电能效果明显。

进一步地，所述移相变压器10包括原边线圈101、第一副边线圈102和第二副边线圈103，所述原边线圈101为星形接线、与三相电源连接；所述第一副边线圈102为星形接线、与第一六脉整流桥201连接；所述第二副边线圈103为角形接线、与第二六脉整流桥202连接。如图2所示，移相变压器10的原边侧为星形连接的三相电，副边侧分别由星形和三角形连接电路组成，其中星形-星形联结的副边原边不会有相位变化，星形-三角形联结的副边原边会产生30°的相位差，从而实现移相，将副边侧的两路绕组分别串联至第一六脉整流桥201和第二六脉整流桥202，则其中一个六脉整流桥产生的5次、7次谐波与另外一个六脉整流桥产生的相应次数谐波电流幅值相等、相位相反，互相抵消从而不会出现在整个系统的输入侧电流中，从而消除5次、7次谐波，并且由于本实用新型中的十二脉整流电路20是由两个六脉整流桥联结组成，移相变压器10的副边得到的两组六个电压在整流桥中进行全波整流得到十二脉波头的电压，相较于传统的六脉波整流，输出的直流电压更平稳、总失真小。

优选地，所述自适应调谐滤波模块30包括谐波检测器301、数字信号处理器302、与第一六脉整流桥201连接的第一调谐滤波器303、以及与第二六脉整流桥202连接的第二调谐滤波器304，所述数字信号处理器302联结谐波检测器301、第一调谐滤波器303和第二调谐滤波器304。由谐波检测器301检测当前网侧的谐波数据并输出至数字信号处理器302，由数字信号处理器302根据所述谐波数据计算输出第一调谐滤波器303和第二调谐滤波器304的调谐值，分别调整第一调谐滤波器303和第二调谐滤波器304的谐振频率，抑制相应阶次的网侧谐波分量。

本实施例中，所述谐波数据包括网侧谐波的频率和阶次，即通过谐波检测器301检测当前网侧谐波的频率和阶次，将其输入至数字信号处理器302，在数字信号处理器302中进行调谐运算处理，根据所述谐波数据分别计算输出第一调谐滤波器303和第二调谐滤波器304的调谐值，分别调整第一调谐滤波器303和第二调谐滤波器304的谐振频率，使得高阶谐波频率与调谐滤波器谐振频率接近，从而形成电路谐振，逐渐将谐振电能耗散，从而达到抑制相应阶次的网侧谐波分量的效果。

需理解的是，本实施例中，所述谐波检测器301和数字信号处理器302均为现有技术，此处对其结构以及连接关系不做赘述。

具体地，所述十二脉整流电路20还包括第一电容C1和第二电容C2，所述第一六脉整流桥201包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6，所述第一二极管D1的负极、第二二极管D2的负极和第三二极管D3的负极均连接直流母线的正极和第一电容C1的一端，所述第一二极管D1的正极连接第四二极管D4的负极和第一副边线圈102的a1端；所述第二二极管D2的正极连接第五二极管D5的负极和第一副边线圈102的b1端；所述第三二极管D3的正极连接第六二极管D6的负极和第一副边线圈102的c1端；所述第四二极管D4的正极、第五二极管D5的正极和第六二极管D6的正极均连接第一电容C1的另一端和第二电容C2的一端。

所述第二六脉整流桥202包括第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管D11和第十二二极管D12，所述第七二极管D7的负极、第八二极管D8的负极和第九二极管D9的负极均连接第一电容C1的另一端和第二电容C2的一端，所述第七二极管D7的正极连接第十二极管D10的负极和第二副边线圈103的c2端；所述第八二极管D8的正极连接第十一二极管D11的负极和第二副边线圈103的b2端；所述第九二极管D9的正极连接第十二二极管D12的负极和第二副边线圈103的a2端；所述第十二极管D10的正极、第十一二极管D11的正极和第十二二极管D12的正极均连接直流母线的负极和第二电容C2的另一端。其中第一电容C1和第二电容C2主要起滤波作用。

优选地，本实施例中，所述第一调谐滤波器303包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5；所述第一电感L1的一端连接第一副边线圈102的c1端和第一六脉整流桥201，所述第一电感L1的另一端通过第三电容C3连接第四电容C4的一端和第五电容C5的一端；所述第二电感L2的一端连接第一副边线圈102的b1端和第一六脉整流桥201，所述第二电感L2的另一端连接第四电容C4的另一端；所述第三电感L3的一端连接第一副边线圈102的a1端和第一六脉整流桥201，所述第三电感L3的另一端连接第五电容C5的另一端。

所述第二调谐滤波器304包括第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8；所述第四电感L4的一端连接第二副边线圈103的a1端和第二六脉整流桥202，所述第四电感L4的另一端通过第六电容C6连接第七电容C7的一端和第八电容C8的一端；所述第五电感L5的一端连接第二副边线圈103的b1端和第二六脉整流桥202，所述第五电感L5的另一端连接第七电容C7的另一端；所述第六电感L6的一端连接第二副边线圈103的c1端和第二六脉整流桥202，所述第六电感L6的另一端连接第八电容C8的另一端。

即本实用新型提供的空调变频器网侧谐波抑制装置中，所述第一调谐滤波器303和第二调谐滤波器304通过采用若干个电容和电感组成，具体所述第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5和第六电感L6均为可调电感，通过调整电感值来调整第一调谐滤波器303和第二调谐滤波器304的谐振频率，具体来说，调谐滤波器的谐振频率为，数字信号处理器302分别输出第一调谐滤波器303和第二调谐滤波器304的调谐值后，根据该调谐值分别调节第一调谐滤波器303和第二调谐滤波器304中各个电感的电感值，使得谐振频率与网侧谐波频率接近，从而在滤波器中产生谐振，逐渐将谐振电能耗散，抑制这一频率的谐波，从而达到抑制网侧谐波的效果。

基于上述空调变频器网侧谐波抑制装置，本实用新型还相应提供一种空调变频器网侧谐波抑制系统，其包括如上所述的空调变频器网侧谐波抑制装置，由于上文已对所述空调变频器网侧谐波抑制装置进行了详细描述，此处不再详述。

综上所述，本实用新型提供的空调变频器网侧谐波抑制装置及系统中，所述空调变频器网侧谐波抑制装置包括移相变压器、十二脉整流电路和与十二脉整流电路连接的自适应调谐滤波模块，三相电源输入的交流电经移相变压器进行移相处理后输出至十二脉整流电路，经十二脉整流电路进行整流后输出直流电至直流母线，并且由自适应调谐滤波模块根据当前网侧的谐波数据自适应调整其谐振频率，抑制相应阶次的网侧谐波分量。通过采用十二脉整流电路进行整流，有效消除5次以及7次谐波，且提高了功率因数，节约电能效果明显，同时采用自适应调谐滤波模块根据当前的谐波数据实时调整其谐振频率，有针对性地抑制其他阶次的网侧谐波分量，从而有效降低了空调变频器对电网的谐波污染。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。