电网友好型IGBT连续调压低压大功率整流装置、水电解制氢电源及其控制方法与流程

本发明属于整流电路，具体涉及一种电网友好型整流电路。

背景技术：

1、现有技术中的整流电路一般采用可控硅整流方式、afe（主动式前端）整流+pwm（脉冲宽度调制）调压方式或并联24脉波整流+pwm调压方式，其中可控硅整流方式在输出电压较低或者电网电压偏高的时候，功率因数较低，对电网的无功污染较大；afe整流+pwm调压方式的afe的造价很高，整机工作效率较低，损耗较大；并联24脉波二极管整流+pwm调压方式变压器的造价很高。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的无功污染较大、整机损耗大以及造价高的问题，本发明目的在于提供一种电网友好型整流电路。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种电网友好型整流电路，包括移相变压器、主控器、输出子电路以及若干结构相同的功率子电路，移相变压器的输入端电性连接有外部的交流电网，且移相变压器的输出端与输出子电路的输入端之间电性连接有若干并联设置的功率子电路，若干功率子电路的控制端均与主控器的输出端电性连接，输出子电路的输出端电性连接有外部的用电设备。

4、进一步地，移相变压器设置有一个一次绕组和若干二次绕组，一次绕组与外部的交流电网电性连接，每个二次绕组一一对应地与一个功率子电路的输入端电性连接。

5、进一步地，功率子电路包括串联的功率单元和平波电感组，功率单元的输入端与移相变压器对应的二次绕组电性连接，平波电感组的输出端与输出子电路的输入端电性连接。

6、进一步地，功率单元包括整流桥、直流母线电容以及至少两个斩波器，整流桥的输入端与移相变压器对应的二次绕组电性连接，且整流桥的正极输出端与负极输出端之间电性连接有并联设置的直流母线电容和至少两个的斩波器，平波电感组包括至少两个平波电感，每个平波电感的输入端一一对应地与一个斩波器的中间点电性连接，且每个平波电感的输出端均与输出子电路的正极输入端电性连接，每个斩波器的负极均与输出子电路的负极输入端电性连接，且每个斩波器的控制端均与主控器的输出端电性连接。

7、进一步地，斩波器为半桥斩波器，半桥斩波器包括一组斩波桥臂，斩波桥臂包括串联设置的两个igbt晶体管，两个igbt晶体管的中间点与对应的平波电感的输入端电性连接，每个igbt晶体管的控制端均与主控器的输出端电性连接，且igbt晶体管与整流桥的负极输出端电性连接的该端作为斩波器的负极与输出子电路的负极输入端电性连接。

8、进一步地，斩波器为全桥斩波器，全桥斩波器包括两组斩波桥臂，每组斩波桥臂包括串联设置的两个igbt晶体管，每组斩波桥臂的两个igbt晶体管的中间点均与对应的平波电感的输入端电性连接，每个igbt晶体管的控制端均与主控器电性连接，且igbt晶体管与整流桥的负极输出端电性连接的该端作为斩波器的负极与输出子电路的负极输入端电性连接。

9、进一步地，功率子电路还设置有至少一个电流传感器，每个电流传感器的检测端串联接入平波电感组的输出端。

10、进一步地，两个功率单元构成一个双功率单元，双功率单元包括散热器和外壳，散热器设置于外壳的内部，两个功率单元对称设置于散热器的两侧。

11、进一步地，输出子电路为输出滤波电容，输出滤波电容的正极输入端分别与若干功率子电路的所有平波电感的输出端电性连接，输出滤波电容的负极输入端分别与若干功率子电路的所有斩波器的负极电性连接，且输出滤波电容的正极输出端和负极输出端与外部的用电设备对应的正极供电端和负极供电端电性连接。

12、进一步地，交流电网为三相交流电网，三相二次绕组，整流桥为三相二极管整流桥。

13、本发明的有益效果为：

14、本发明采用分布式多脉波多单元整流方式+pwm主动均流控制，不需要变压器具有极高的匝比精度就能够实现较好的均流特性，在保证了低电网谐波、高功率因数的同时，整流器本身的造价和损耗显著降低。

15、本发明的其他有益效果将在具体实施方式中进一步进行说明。

技术特征：

1.一种电网友好型整流电路，其特征在于：包括移相变压器、主控器、输出子电路以及若干结构相同的功率子电路，所述的移相变压器的输入端电性连接有外部的交流电网，且移相变压器的输出端与输出子电路的输入端之间电性连接有若干并联设置的功率子电路，若干所述的功率子电路的控制端均与主控器的输出端电性连接，所述的输出子电路的输出端电性连接有外部的用电设备。

2.根据权利要求1所述的电网友好型整流电路，其特征在于：所述的移相变压器设置有一个一次绕组和若干二次绕组，所述的一次绕组与外部的交流电网电性连接，每个所述的二次绕组一一对应地与一个功率子电路的输入端电性连接。

3.根据权利要求2所述的电网友好型整流电路，其特征在于：所述的功率子电路包括串联的功率单元和平波电感组，所述的功率单元的输入端与移相变压器对应的二次绕组电性连接，所述的平波电感组的输出端与输出子电路的输入端电性连接。

4.根据权利要求3所述的电网友好型整流电路，其特征在于：所述的功率单元包括整流桥、直流母线电容以及至少两个斩波器，所述的整流桥的输入端与移相变压器对应的二次绕组电性连接，且整流桥的正极输出端与负极输出端之间电性连接有并联设置的直流母线电容和至少两个的斩波器，所述的平波电感组包括至少两个平波电感，每个所述的平波电感的输入端一一对应地与一个斩波器的中间点电性连接，且每个平波电感的输出端均与输出子电路的正极输入端电性连接，每个所述的斩波器的负极均与输出子电路的负极输入端电性连接，且每个斩波器的控制端均与主控器的输出端电性连接。

5.根据权利要求4所述的电网友好型整流电路，其特征在于：所述的斩波器为半桥斩波器，所述的半桥斩波器包括一组斩波桥臂，所述的斩波桥臂包括串联设置的两个igbt晶体管，两个所述的igbt晶体管的中间点与对应的平波电感的输入端电性连接，每个igbt晶体管的控制端均与主控器的输出端电性连接，且igbt晶体管与整流桥的负极输出端电性连接的该端作为斩波器的负极与输出子电路的负极输入端电性连接。

6.根据权利要求4所述的电网友好型整流电路，其特征在于：所述的斩波器为全桥斩波器，所述的全桥斩波器包括两组斩波桥臂，每组所述的斩波桥臂包括串联设置的两个igbt晶体管，每组斩波桥臂的两个所述的igbt晶体管的中间点均与对应的平波电感的输入端电性连接，每个igbt晶体管的控制端均与主控器电性连接，且igbt晶体管与整流桥的负极输出端电性连接的该端作为斩波器的负极与输出子电路的负极输入端电性连接。

7.根据权利要求3所述的电网友好型整流电路，其特征在于：所述的功率子电路还设置有至少一个电流传感器，每个所述的电流传感器的检测端串联接入平波电感组的输出端。

8.根据权利要求3所述的电网友好型整流电路，其特征在于：两个所述的功率单元构成一个双功率单元，所述的双功率单元包括散热器和外壳，所述的散热器设置于外壳的内部，两个功率单元对称设置于散热器的两侧。

9.根据权利要求5或6任一所述的电网友好型整流电路，其特征在于：所述的输出子电路为输出滤波电容，所述的输出滤波电容的正极输入端分别与若干功率子电路的所有平波电感的输出端电性连接，输出滤波电容的负极输入端分别与若干功率子电路的所有斩波器的负极电性连接，且输出滤波电容的正极输出端和负极输出端与外部的用电设备对应的正极供电端和负极供电端电性连接。

10.根据权利要求4所述的电网友好型整流电路，其特征在于：所述的交流电网为三相交流电网，所述的三相二次绕组，所述的整流桥为三相二极管整流桥。

技术总结
本发明属于整流电路技术领域，公开了一种电网友好型整流电路，包括移相变压器、主控器、输出子电路以及若干结构相同的功率子电路，移相变压器的输入端电性连接有外部的交流电网，且移相变压器的输出端与输出子电路的输入端之间电性连接有若干并联设置的功率子电路，若干功率子电路的控制端均与主控器的输出端电性连接，输出子电路的输出端电性连接有外部的用电设备。本发明解决了现有技术存在的无功污染较大、整机损耗大以及造价高的问题。

技术研发人员：马永健
受保护的技术使用者：中科智寰（北京）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16