一種低紋波電解電源及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種低紋波電解電源及控制方法。
【背景技術】
[0002] 電解電源是將交流電變換成直流電的一個整流電源，在電解、電鍍與電泳等電化 學行業中有廣泛應用。由于電解電源的直流電壓紋波會影響到電子銅箱的厚度以及均勻， 故電解電源成為高端電子銅箱與電鍍等行業中的關鍵工藝設備。
[0003] 現有技術中，對電解電源的研究主要集中在低壓大電流電源、電源功率因數、電源 諧波污染、電源功率損耗和直流電壓紋波抑制方面。有專利申請利用例如功率MOSFET與 IGBT等全控型器件構建PffM整流電源和DC/DC變換器等模塊可以很好的解決低壓大電流 問題，從而實現高功率因數、低諧波污染的電解電源，并且利用軟開關控制方法和低功率器 件還可以有效降低電解電源的功率損耗。電解電源由于采用電子器件會引起電壓紋波，現 有技術中主要通過（1)增加電解電源前級AC/DC變換器輸入端的三相交流電壓的脈波數、 (2)后級DC/DC變換器中高頻變頻器變壓器繞組的接線方式和（3)提高高頻變壓器中交流 電壓的頻率從而降低直流輸出電壓的紋波系數。
[0004] 但是，第（1)種與第（2)種降低紋波系數方法成本比較高、結構復雜，第（3)種方 法則開關損耗較大，提高了開關器件及變壓器的要求。
【發明內容】
[0005] 本發明的其中一個目的在于提供一種低紋波電解電源及控制方法，以解決現有技 術中結構復雜、開關損耗大的技術問題。
[0006] 第一方面，本發明實施例提供了一種低紋波電解電源，包括：工頻AC/DC變換器、 DC/DC變換器和控制器，其中，所述DC/DC變換器還包括DC/AC高頻變換單元以及相對應的 兩個高頻AC/DC變換單元，
[0007] 所述工頻AC/DC變換器，用于將工頻三相輸入電壓轉換成直流電壓；
[0008] 所述DC/AC高頻變換單元，用于將所述直流電壓轉換成高頻交流電壓；
[0009] 所述兩個高頻AC/DC變換單元，用于將所述高頻交流電壓轉換成直流電壓；
[0010] 所述控制器，用于控制所述DC/AC高頻變換單元輸出相位角依次均等錯開的高頻 交流電壓。
[0011] 可選地，所述控制器包括第一計算子單元、PI控制子單元、第二計算子單元、電流 內環子單元、PWM調制子單元，其中，所述第一計算單元的信號輸出端連接所述PI控制子單 元的信號輸入單元；所述PI控制子單元的信號輸出端連接所述第二計算子單元的第一信 號輸入端；所述第二計算子單元的第二信號輸入端連接正弦基準信號，信號輸出端連接所 述電流內環子單元；所述電流內環子單元的信號輸出端連接所述PWM調制子單元的信號輸 入端，所述PWM調制子單元的信號輸出端連接所述DC/AC高頻變換單元的控制端；
[0012] 所述第一計算子單元用于根據基準直流電壓與實測直流電壓進行比較獲取直流 電壓偏差；
[0013] 所述PI控制子單元用于根據所述直流電壓偏差生成參考直流電壓；
[0014] 所述第二計算子單元用于根據所述參考直流電壓與正弦基準信號獲取DC/AC高 頻變換單兀參考輸出電壓；
[0015] 所述電流內環子單元用于根據DC/AC高頻變換單元參考輸出電壓生成電流控制 信號
[0016] 所述PffM調制子單元，用于根據電流控制信號生成DC/AC高頻變換單元的控制信 號。
[0017] 可選地，還包括正弦基準信號產生單元，用于根據設定值生成相位角依次均等錯 開的正弦基準信號。
[0018] 可選地，所述DC/AC高頻變換單元包括第一晶體管~第四晶體管和第一二極管~ 第四二極管；其中，
[0019] 第一晶體管的集電極連接工頻AC/DC變換器的第一輸出端，發射極連接第二晶體 管的集電極，基極連接控制器的第一輸出端，
[0020] 第二晶體管的發射極連接工頻AC/DC變換器的第二輸出端，基極連接控制器的第 二輸出端；
[0021] 第三晶體管的集電極連接工頻AC/DC變換器的第一輸出端，發射極連接第四晶體 管的集電極，基極連接控制器的第一輸出端；
[0022] 第四晶體管的發射極連接工頻AC/DC變換器的第二輸出端，基極連接控制器的第 二輸出端；
[0023] 第一二極管的陽極連接第一晶體管的集電極，陰極連接第一晶體管的發射極；
[0024] 第二二極管的陽極連接第二晶體管的集電極，陰極連接第二晶體管的發射極；
[0025] 第三二極管的陽極連接第三晶體管的集電極，陰極連接第三晶體管的發射極；
[0026] 第四二極管的陽極連接第一晶體管的集電極，陰極連接第四晶體管的發射極。
[0027] 可選地，所述高頻AC/DC變換單元包括兩個單相高頻AC/DC變換子單元；
[0028] 所述兩個單相高頻AC/DC變換子單元的第一輸入端分別連接至所述DC/AC高頻變 換單元的第一晶體管與第二晶體管連接點、第三晶體管與第四晶體管連接點處；
[0029] 所述兩個單相高頻AC/DC變換子單元的第二輸入端同時連接至工頻AC/DC變換器 中第一電容與第二電容的連接點處；
[0030] 所述兩個單相高頻AC/DC變換子單元的第一輸出端同時連接至濾波電容的正極；
[0031] 所述兩個單相高頻AC/DC變換子單元的第二輸出端同時連接至濾波電容的負極。
[0032] 可選地，每個單相高頻AC/DC變換子單元包括：變壓器、第五二極管、第六二極管、 第三電容、第四電容、第一電阻、第二電阻和濾波電感；其中，
[0033] 所述變壓器的副線圈側的同名輸出端連接第五二極管的陽極，另一輸出端連接所 述第六二極管的陽極；
[0034] 所述第五二極管與所述第六二極管的陰極同時連接至所述濾波電感的信號輸入 端；
[0035] 所述濾波電感的信號輸出端連接濾波電容的正極；
[0036] 所述變壓器的副線圈側的中間抽頭連接至濾波電容的負極；
[0037] 所述第三電容與所述第一電阻串聯后與所述第五二極管并聯；
[0038] 所述第四電容與所述第二電阻串聯后與所述第六二極管并聯。
[0039] 第二方面，本發明實施例還提供了一種低紋波電解電源的控制方法，包括控制DC/ AC高頻變換單元輸出相位角依次均等錯開的高頻交流電壓的步驟。
[0040] 可選地，所述控制DC/AC高頻變換單元輸出相位角依次均等錯開的高頻交流電壓 的步驟包括：
[0041] 分別獲取基準直流電壓與實測直流電壓；
[0042] 根據基準直流電壓與實測直流電壓進行比較獲取直流電壓偏差；
[0043] 根據所述直流電壓偏差生成參考直流電壓；
[0044] 根據所述參考直流電壓與相位角依次均等錯開的正弦基準信號獲取DC/AC高頻 變換單元參考輸出電壓；
[0045] 根據DC/AC高頻變換單元參考輸出電壓生成電流控制信號；
[0046] 根據電流控制信號生成DC/AC高頻變換單元的控制信號。
[0047] 可選地，還包括根據設定值生成相位角依次均等錯開的正弦基準信號的步驟。
[0048] 本發明實施例通過控制DC/AC高頻變換單元輸出相位角依次均等錯開的高頻交 流電壓，使每個DC/DC變換器所輸出直流電壓中的低頻諧波分量相互抵消。本發明實施例 不需要提高DC/DC變換器的控制頻率，即可降低直流電壓中的低頻諧波分量，從而可以解 決現有技術中電解電源結構復雜、開關損耗大的技術問題。
【附圖說明】
[0049] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發明的特征和優點，附圖是示意性的而不應理 解為對本發明進行任何限制，在附圖中：
[0050] 圖1是本發明實施例提供的一種低紋波電解電源結構示意圖；
[0051] 圖2是圖1所示低紋波電解電源的控制器結構示意圖；
[0052] 圖3是本發明實施例提供的一種低紋波電解電源的控制方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0053] 下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以