第十讲整流与有源逆变5.ppt

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1、电力电子技术PowerElectronicTechnology第九讲整流与有源逆变(五)整流电路的谐波和功率因数9.1谐波和无功功率分析基础9.2带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析9.3电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析9.4整流输出电压和电流的谐波分析9.1谐波和无功功率分析基础1.谐波满足狄里赫利条件，可分解为傅里叶级数基波（fundamental）——在傅里叶级数中，频率与工频相同的分量谐波——频率为基波频率大于1整数倍的分量谐波次数——谐波频率和基波频率的整数比n次谐波电流含有率以HRIn（H

2、armonicRatioforIn）表示电流谐波总畸变率THDi（TotalHarmonicdistortion）定义为（2-57）（2-58）返回9.1谐波和无功功率分析基础2.功率因数正弦电路中的情况电路的有功功率就是其平均功率：视在功率为电压、电流有效值的乘积，即S=UI无功功率定义为：Q=UIsinj功率因数l定义为有功功率P和视在功率S的比值：此时无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间有如下关系：功率因数是由电压和电流的相位差j决定的：l=cosj（2-59）（2-60）（2-61）（2-62）（2-63）（2-64）

3、9.1谐波和无功功率分析基础非正弦电路中的情况有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同，功率因数仍由式（2-62）定义。公用电网中，通常电压的波形畸变很小，而电流波形的畸变可能很大。因此，不考虑电压畸变，研究电压波形为正弦波、电流波形为非正弦波的情况有很大的实际意义。设正弦波电压有效值为U，畸变电流有效值为I，基波电流有效值及与电压的相位差分别为I1和j1。这时有功功率为：P=UI1cosj1功率因数为：（2-66）（2-65）9.1谐波和无功功率分析基础基波因数——n=I1/I，即基波电流有效值和总电流有效值之比位移

4、因数（基波功率因数）——cosj1非正弦电路的无功功率定义很多，但尚无被广泛接受的科学而权威的定义一种简单的定义是仿照式（2-63）给出的：这样定义的无功功率Q反映了能量的流动和交换，目前被较广泛的接受，但该定义对无功功率的描述很粗糙。（2-67）9.1谐波和无功功率分析基础也可仿照式（2-61）定义无功功率，为和式（2-67）区别，采用符号Qf，忽略电压中的谐波时有：Qf=UI1sinj1在非正弦情况下，，因此引入畸变功率D，使得：比较式（2-67）和（2-69），可得：忽略电压谐波时这种情况下，Qf为由基波电流所产生的无功功

5、率，D是谐波电流产生的无功功率。（2-71）（2-69）（2-70）9.2带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析1.单相桥式全控整流电路忽略换相过程和电流脉动，带阻感负载，直流电感L为足够大（电流i2的波形见图2-6）变压器二次侧电流谐波分析：电流中仅含奇次谐波各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数（2-72）n=1,3,5,…（2-73）返回9.2带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析功率因数计算基波电流有效值为i2的有效值I=Id，结合式（2-74）可得基波因数为电流基波与电

6、压的相位差就等于控制角，故位移因数为所以，功率因数为（2-77）（2-76）（2-75）（2-74）9.2带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析2.三相桥式全控整流电路阻感负载，忽略换相过程和电流脉动，直流电感L为足够大以=30为例，交流侧电压和电流波形如图2-20中的ua和ia波形所示。此时，电流为正负半周各120的方波，其有效值与直流电流的关系为变压器二次侧电流谐波分析：（2-79）（2-78）9.2带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析电流基波和各次谐波有效值分别为电流中仅含6k1（k为正整数

7、）次谐波各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数（2-80）9.2带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析功率因数计算由式（2-78）和（2-80）可得基波因数为电流基波与电压的相位差仍为，故位移因数仍为功率因数为（2-81）（2-82）（2-83）9.3电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析1.单相桥式不可控整流电路实用的单相不可控整流电路采用感容滤波，典型的交流侧电流波形如图2-29所示。电容滤波的单相不可控整流电路交流侧谐波组成有如下规律：（1）谐波次数为奇次；（2）谐波次数

8、越高，谐波幅值越小；（3）与带阻感负载的单相全控桥整流电路相比，谐波与基波的关系是不固定的，wRC越大，则谐波越大，而基波越小。这是因为，wRC越大，意味着负载越轻，二极管的导通角越小，则交流侧电流波形的底部就越窄，波形畸变也越严重。（4）越大，则谐波越小，这是