负荷率对整流参数的影响分析

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1、第37卷第8期华电技术Vo1．37No．82015年8月HuadianTechnologyAug．2015负荷率对整流参数的影响分析李小龙，李世芳，张振兵，方美玲(宁夏大学物理电气信息学院，银川750021)摘要：目前我国高耗能行业大功率整流设备多采用六脉波整流技术，而六脉波整流技术在负荷率低的情况下功率因数低，产生电流谐波较大。对六脉波整流器和脉冲宽度调制(SVPWM)整流器在不同负荷率下的功率因数进行理论计算及谐波分析，并利用Matlab对其进行仿真，结合生产企业实际测量数据，证明了低负荷率下SVPW

2、M整流器比六脉波整流器的功率因数高，对配电网产生的谐波污染小。关键词：六脉波整流；脉冲宽度调制整流；负荷率；谐波畸变率；功率因数中图分类号：TM461文献标志码：A文章编号：1674—1951(2015)08—0026—04抑制效果。这些研究的前提大都是负荷不变，很少0引言对不同负荷率下整流器的效率进行分析研究。因在电力系统中，功率因数与谐波是很重要的技此，对实际生产中不同负荷率下整流器效率的研究术参数。功率因数反映了电气设备效率的高低，谐很有实际意义。波对电气设备及电网都会有很大的危害。谐波产生虽然SV

3、PWM整流器在我国工业中存在很大的的根本原因是非线性负荷，当电流流经负荷时，与所升级空间，但由于没有结合企业本身生产实际进行加的电压不是线性关系，就会形成非正弦电流，即电技术推广且设备更新不及时，造成电网畸变率高以路中有谐波产生。及企业自身的电能利用率不高，本文从理论分析与目前，我国大多数直流电源柜中的整流器还是Matlab仿真两个方面来说明SVPWM整流器在实际传统的三相桥式全控整流器，在电力电子广泛应用运行情况下的优越性，证明其实际使用价值。的现阶段，这种整流器产生的谐波所占比例是最大1整流器拓扑结构

4、的。由于六脉波整流电路中晶闸管相控整流电路的输入电流滞后于电压，其滞后角随着触发角的增大1．1六脉波整流电路拓扑结构而增大，位移因数也随之降低。这种整流器在额定六脉波整流电路拓扑结构如图1所示：主电路负荷下的功率因数及谐波电流较好，但实际工业生由6个晶闸管组成，按晶闸管序号1～6的顺序导产中很难实现全部整流器的高负荷运行，很多是在通，各晶闸管导通相位依次相差60。；“，，。为整半额定负荷情况下运行，有的甚至更低，使总体功率流器交流侧输出相电压；E，E，E为电源电压；因数较低，电能利用率不高。因此，在工业环

5、境下大为整流器输出电压。VTlVV量使用以晶闸管为控制器件的六脉波整流器对工业效率是非常不利的。在六脉波整流器的弊端Et益突出的情况下，提出了脉冲宽度调制(SVPWM)技术。SVPWM技术最先应用于逆变器中，之后随着技术的进步逐步应用于整流器的控制中。与传统相控整流器相比，SVPWM整流器具有输入电流畸变率小、直流输出电压稳定、电流跟随性好等特点。从文献[2—5]可以看出，SVPWM整流技术的优良性能也使学者们VT4VT6VT2对其功率因数控制、谐波治理以及控制策略的研究有多成果。从文献[4]可以看出，在

6、满负荷的情况图1六脉波整流拓扑电路下，不同类型的整流技术依旧可以达到良好的谐波1．2SVPWM整流电路拓扑结构三相电压型SVPWM整流拓扑电路如图2所收稿日期：2015—01—05；修回日期：2015—06—01示。主电路包括交流回路、直流回路及功率器第8期李小龙，等：负荷率对整流参数的影响分析·27·件，交流回路由电源电压，E，E。和滤波电感L组发角情况下的理论功率因数，见表1。成；直流回路由负荷电阻R及直流侧的稳压滤波电表1触发角对应功率因数容c组成；功率器件由晶体管(IGBT)和续流二极管两部分组成

7、。2．2SVPWM整流电路谐波特性(lVDl系统稳态时，SVPWM整流器的一个重要技术5指标就是交流侧输入电流正弦化]。由傅里叶原“a理可知，任何周期性波形均可分解为基波和谐波。a相电流有效值可表示为婶口rL]UbC=一Vdo匪，日=~／，1+，2+，3+⋯+，Ⅳ，。Uc电流谐波畸变率THD，可表示为厂—一．一／(lVD册1√，Ⅳ。。D421『a相开关信号Js表示成傅里叶级数形式为]图2三相电压型SVPWM整流拓扑电路5aa+{sin2Ⅳda"fCO8Nco2谐波特性分析及交流侧功率因数计算(1一c。s2

8、M盯)sin№。j，2．1六脉波整流谐波特性60。=2，在阻感负荷的六脉波整流电路忽略换相过程和式中：d为a相的直流分量；为功率器件开关电流脉动，三相电压对称时，将电流波形分解为傅里频率。叶级数。由于电流正、负半周各120。方波的三相电将IS代入三相电压型SVPWM数学模型的状流波形相同，且一次相差120。，其有效值，与直流电态表达式ZX=A+BE的中[可得流，d的关系为，√亏，d。以a相为例：R00一(S一∑S)0R0一(S