《相不平衡》word版

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1、三相不平衡介绍一、三相不平衡概述三相电气系统如果三相电压和电流具有相同的幅值、并且相位互相差120º，则被称为平衡或对称的系统。如果其中的一个或两个条件不满足，则称为不对称或不平衡的系统。若三相的负荷阻抗相同且均为线性阻抗，则三相的电流都是正弦波，且频率相同，幅度相同，相位互差120度。正序、负序、零序的出现是为了量化三相系统电压或电流的不平衡，分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某

2、个分量的数值为零）。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。1）求零序分量：把三个向量相加求和。即A相不动，B相的原点平移到A相的顶端（

3、箭头处），注意B相只是平移，不能转动。同方法把C相的平移到B相的顶端。此时作A相原点到C相顶端的向量（些时是箭头对箭头），这个向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分之一，这就是零序分量的幅值，方向与此向量是一样的。2）求正序分量：对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。按上述方法把此向量图三相相加及取三分之一，这就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相。这就得出了正序分量。3）求负序分量：注意原向量图的处理方法与求

4、正序时不一样。A相的不动，B相顺时针转120度，C相逆时针转120度，因此得到新的向量图。下面的方法就与正序时一样了。三相系统分解成所谓的正序、负序和零序系统，用下标p、n、0来表示。用下标a、b、c来表示不同的相。这里的数学表达式是针对电压U而言，但是这个变量可以用电流I替代，没有任何问题：式中旋转算子α的计算公式为：这些变换是能量恒定的，因此，采用原有值或转换值计算出的任何电能量具有相同的结果。逆变换为：形象的描述，正序分量就是A相领先B相120°，B相领先C相120°，C相领先A相120°；负序分量就是A相落后B

5、相120°，B相落后C相120°，C相落后A相120°。在电压和电流的正序和负序分量量值之间的比率（电压）和（电流）分别是不平衡的测量值（以％表示）：注意：1、我们所讨论的正序、负序、零序分量都是针对于三相基波分量讨论的，谐波因为和基波的特殊关系，如果耦合到基波里，会体现出正负零序分量的特征，但是谐波是扰动，应尽量滤掉，以排除其对正负零序分量分析的干扰。2、这些分量，特别是正序和负序分量，在实际中不是直接测得的。对采样电压和电流进行以上数学运算的数字测量设备比采用传统模拟设备更加容易实施。二、整流过程的三相不平衡2.1

6、整流三相不平衡的影响PWM整流器运行时，通常存在两方面的不平衡:一类是PWM整流器本身参数不对称所导致的PWM整流器运行不平衡，另一类是二相电网不平衡。一般而言，PWM整流器本身参数不平衡虽然存在，但并不严重，若设计合理，则不会出现严重的不平衡状况，以至影响PWM整流器装置的正常运行。而电网可能出现较为严重的不平衡状况，从而影响三相PWM整流器的正常运行。对变流器的影响主要表现为电网不平衡对整流器的影响：第一，电网不平衡情况下，在电网电压负序分量的作用下，将在PWM整流器交流侧产生幅值较大的负序电流分量，该负序电流可能

7、使得三相PWM整流器交流电流严重不对称，出现某些相的电流远大于其他相的电流，轻则引起系统故障保护，重则严重威胁整流器的功率开关，甚至烧毁装置。因此若不对PWM整流器控制策略进行改进，在电网严重不稳定的区域，三相PWM整流器需要降额运行，这又给PWM整流器带来容量上的损失。第二，电网不平衡情况下，PWM整流器将在交流侧产生较大幅值的负序电流分量，而负序电流分量与正序开关函数的乘积以及正序电流与负序开关函数的乘积将使得三相PWM整流器直流电流中产生二次谐波分量，该谐波电流经直流电容和负载电阻滤波后，将在直流电压中产生二次谐

8、波。而直流电压中的二次谐波与基波开关函数的乘积使得三相PWM整流器交流电压中包含三次谐波电压，进而在交流侧产生三次谐波电流。如此反复，电网不平衡条件下基于电网平衡条件设计的三相PWM整流器直流电压中将存在2,4,…等偶次非特征谐波电压分量，而在交流电流中存在3,5,…等奇次非特征谐波电流分量。大量的低次谐波将引起电网电压的畸变，造