由单相组成的带有功率因数校正的三相电源

摘要

本发明公开一种三相电源,在三相整流输入电路A、B、C的输入端与其整流电路1、2、3之间各串联一个感La、Lb、Lc;并在电路中加入单输出端三相电抗器T,该单输出端三相电抗器T的输出端与三相整流电路1、2、3的输出端相连,形成中线n,其三个输入端则分别接至上述三个串联电感La、Lb、Lc与三相整流电路1、2、3的输入端之间。该电路可有效抑制各次谐波对电网的影响,明显提高了功率因数。

说明书

本发明涉及一种由单相全桥整流输入电路组成的三相供电电源系统，特别是带有功率因数校正的此类电源。

目前以单相全桥整流输入电路组成的三相电源系统，一般存在功率因数偏低(＜90)和谐波含量达不到IEC标准的问题。解决的方法一般分为两类。一类是有源功率因数校正，即在单相输入整流电路中加入以功率开关管为特征组成有源功率因数校正电路，由控制电路驱动开关管动作进行功率因数校正，使功率因数达到99％以上，且谐波含量符合IEC标准。如发表于《电力电子技术》1998年第3期(1998年8月)第28页的文章《基于Zeta变换器的单相PFC电路》中就介绍了这种解决方案。其缺点是增加了电路复杂性，成本上升，且系统可靠性和稳定性降低。第二类是在单相整流输入电路中加入以电感和电容为特征的无源功率因数校正电路，使功率因数提高到87％以上，但谐波含量达不到IEC标准，且整流输出的直流电压波动很大，导致直流负载工作受到影响。此外，这类系统在三相三线制电网上将无法使用。

本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种能提高三相供电系统的功率因数、使谐波含量达到IEC标准且可在三相三线制电网上使用的电源系统，并使电路简单、成本低、可靠性和稳定性高。

本发明实现上述目的的方案是：一种三相电源，包括：三路单相整流输入电路A、B、C，其特征是：在三相整流输入电路A、B、C的输入端与其整流电路1、2、3之间各串联一个感La、Lb、Lc；并在电路中加入单输出端三相电抗器T，该单输出端三相电抗器T的输出端与三相整流电路1、2、3的输出端相连，形成中线n，其三个输入端则分别接至上述三个串联电感La、Lb、Lc与三相整流电路1、2、3的输入端之间。

采取同样思路，上述三个电感La、Lb、Lc通过铁芯相互耦合，相当于一个三输出端三相电抗器，也能同样实现本发明目的。

采用了以上的方案后，由于加入了三相电抗器T，在中线上只有3次及3的整数次谐波是同相的，因此只有3×n(n为自然数，下同)次谐波通过中线注入单相整流电路中，其他次谐波在中线上相互抵消。而3×n次谐波仅在本回路中循环，不会对输入电网造成干扰。三个电感La、Lb、Lc的加入与三相电抗器T注入三次谐波的工作过程相配合，起到抑制谐波电流、改善电流波形的作用，并允许三相电抗器T把三相整流电路1、2、3的输入端a、b、c三点的与中线n之间的电压波形调整为方波而在三路输入端A、B、C的电压波形却仍为电网的正弦波。所以，本电路能有效抑制谐波含量，减小对电网的干扰，提高了功率因数。由于不需要复杂的有源电路，和反馈控制，电路简单，成本低，可靠性和稳定性也大大提高。又由于只有三个输入接线端，既可用于三相三线制电网，也可用于三相四线制电网。

图1是单相桥式整流电路示意图。

图2是由图1所示单元组成的三相电源示意图。

图3是本发明实施例一的示意图。

图4是本发明实施例二的示意图。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

实施例一：见图3，所示三相电源包括三路单相整流输入电路A、B、C，其中每一相的电路如图1所示。与图2所示现有技术中的三相电源系统不同的是，本设计在三相整流输入电路A、B、C的输入端与其整流电路1、2、3之间各串联一个感La、Lb、Lc；并在电路中加入单输出端三相电抗器T，该单输出端三相电抗器T的输出端与三相整流电路1、2、3的输出端相连，形成中线n，其三个输入端则分别接至上述三个串联电感La、Lb、Lc与三相整流电路1、2、3的输入端之间。

其中，每个单相桥式整流电路的输出端还可加一个DC-DC变换。

实施例二：见图4，本实施例示出了另一种三相电源，它与实施例基本上相似，也包括：三路单相整流输入电路A、B、C，在三相整流输入电路A、B、C的输入端与其整流电路1、2、3之间各串联一个感La、Lb、Lc，并在电路中加入单输出端三相电抗器T，该单输出端三相电抗器T的输出端与三相整流电路1、2、3的输出端相连，形成中线n，其三个输入端则分别接至上述三个串联电感La、Lb、Lc与三相整流电路1、2、3的输入端之间。所不同的是，在本例中该三个电感La、Lb、Lc通过铁芯相互耦合，相当于一个三输出端三相电抗器。这样可以减小三个电感La、Lb、Lc的总体积，使之更紧凑。

实施例三：见图3，本实施例在实施例一的基础上，在所述三相电抗器T的输出端与三相整流电路1、2、3的输出端之间再串接一个电感Ln，从而更进一步调整中线中的电流大小。

实施例四：见图4，本实施例在实施例二的基础上，在所述三相电抗器T的输出端与三相整流电路1、2、3的输出端之间再串接一个电感Ln，从而更进一步调整中线中的电流大小。

在一个按照实施例四构造的实际电源系统中，可获得在额定负载条件下94％的功率因数。在60％负载以上时，功率因数可达90％以上。在三相电源系统容量较小时，可使相线中的电流谐波含量达到IEC标准。

本发明所公开的电源系统不但可用于通信电源领域，还可广泛用于其他对功率因数和谐波要求较高的场合，特别是在电网性能差、对负载要求高的电网上具有很大的实用价值。