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《阻感负载整流电路的功率因数和谐波分析_周腊吾.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第13卷第4期湖南工程学院学报Vo1.13.No.42003年12月JournalofHunanInstituteofEngineeringDec.2003阻感负载整流电路的功率因数和谐波分析12¹周腊吾,朱英浩(1.湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;2.沈阳变压器研究所,辽宁沈阳110179)摘要:阻感负载整流电路是电力电子装置的输入端电路之一,是电力系统中的主要谐波源.从工程实际出发,分析了忽略换相过程和直流侧电流脉动时,阻感负载单相桥式、三相桥式可控整流电路以及多相整流电路的功率因数和谐波情况,并针对半控桥式整流电路作了谐波分析.所得到的一些结论对阻感负
2、载整流电路的工程实际应用具有理论指导意义.关键词:整流;功率因数;谐波;阻感负载+中图分类号:TM761.1文献标识码:A文章编号:1671-119X(2003)04-0004-04电力电子装置已成为电力系统中的主要谐波交流侧电压和电流波形如图1(b)所示.交流侧[1-3]源,而且消耗大量的无功功率.因此,对电力电电流为理想方波,其有效值I等于直流电流Id,即:子装置的功率因数及所产生的谐波的分析和计算是I=Id(2)谐波和无功功率研究的一个重要方面.电阻电感性负载(以下简称阻感负载)整流电路作为电力电子装置的输入端电路之一,一直是应用最广、数量最多的电力电子装置,所以对其交
3、流电网侧的电流谐波分析和功率因数计算一度成为电力电子装置谐波分析的主流工作,研究最充分,成果也很丰富.本文从工程实际出发,分析了忽略换相过程和直流电流脉动时,单相桥式、三相桥式可控整流电路以及多相整流(a)(b)电路的功率因数和谐波情况,并针对半控桥式整流图1忽略换相过程和电流脉动时阻感负载电路作了谐波分析.本文所得到的一些结论对阻感单相桥式整流电路及其波形负载整流电路的工程实际应用提供理论指导.根据分析,交流侧电流波形满足狄里赫利条件,将其分解为傅里叶级数,有:1忽略换相过程和直流侧电流脉动时的工411i=Id(sinXt+sin3Xt+sin5Xt+,)P35况]41=I
4、dEsinnXtPn=1,3,5,,n]111单相桥式可控整流电路=E2InsinnXt(3)n=1,3,5,,忽略换相过程和电流脉动时,阻感负载的单相其中,基波和各次谐波有效值分别为:桥式可控整流电路如图1(a)所示.其中交流侧电抗I1=22Id/P(4)为零,直流电感Ld为无穷大.In=22Id/(nP)(n=3,5,7,,)(5)假设电源电压为:从以上各式可知,交流侧电流中仅含有奇次谐e=Emsin(Xt+A)(Xt+A)=2Esin(Xt+A)波,各次谐波有效值与谐波次数成反比,且与基波有(1)效值的比值为谐波次数的倒数.从图1(b)明显可以式中Em、E)))电源电压
5、的幅值和有效值;看出,交流侧电流基波与电压的相位差U1等于触A)))触发延迟角.¹收稿日期:2003-06-23作者简介:周腊吾(1965-),男,副教授,硕士生导师,博士研究生,研究方向:电力系统分析与运行的教学和研究.第4期周腊吾等:阻感负载整流电路的功率因数和谐波分析5发延迟角A,故交流侧的功率因数为:由式(9)可得电流基波和各次谐波有效值分别为;K=vK1=I1/IcosU1=22/PcosAU0.9cosA(6)6I1=IdP式中K)))交流侧功率因数;(10)v)))基波因数,v=I1/I=22/PU019.I6n=Id(n=6k?1,K=1,23,,)nP112
6、三相桥式可控整流电路从以上各式可知,交流侧电流中仅含有6K?1(K为如图2(a)所示,为忽略换相过程和电流脉动时正整数)次谐波,各次谐波有效值与谐波次数成反比,阻感负载的三相桥式可控整流电路,同样,交流侧电且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数.类似地,抗为零,直流电感Ld为无穷大.阻感负载的三相桥式整流电路交流侧功率因数为:假设电源为如下三相平衡电源:I13ea=Emsin(Xt+A)=2Esin(Xt+A)K=vK1=cosU1=cosAU01955cosA(11)IPe22工程实际中,整流负载是经整流变压器接到电源上b=Emsin(Xt+A-P)=2Esin(Xt+A-P
7、)33的,以上分析的交流侧电流实际上是整流变压器二22ec=Emsin(Xt+A+P)=2Esin(Xt+A+P)次侧的线电流,如图3(a)所示,那么整流变压器一33次侧的线电流波形如何呢?它的波形随变压器联结(7)方式的不同而有所不同.例如,若变压器为Y,y0联结,则一、二次侧电压和电流的波形和相位均相同.若变压器为Y,d11联结,则由于一次侧线电压比二次侧线电压滞后30b,线电流基波和(6k+1)次正序谐波分量具有同样的相移关系,但对线电流中的(6k-1)次负序分量,其相移关系是一次侧比二次侧超前3
