电力电子技术6.ppt

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1、第5章其它整流电路及谐波与功率因数问题§5.1电容滤波的不可控整流电路基本原理：当交流侧线电压高于电容电压时，才有一对二极管导通，输出直流电压等于交流侧线电压中最高的一个波峰。该线电压既向电容充电，也向负载供电。当线压低于电容电压时，没有二极管导通，电容向负载指数放电。uab、uac分别比ua超前和滞后30o。id脉冲连续的临界条件：轻载时（），id断续。重载时（），电流id连续性好。=RC小，C放电快，ud下降多，uab>ud时间长，脉冲展宽。输出电压平均值：串入直流电抗器：电流脉冲平缓，电流谐波含量减小。在Ld很大时ia近正负对称120o方波。二极管最大反压（

2、线压峰值）随着电力技术的飞速发展，各种电力电子装置的应用日益广泛，由此给电力系统带来了日益严重的谐波(harmonics)和无功(reactive)问题，引起了越来越广泛的关注。许多电力电子装置消耗无功功率，会对电网带来不利影响：导致电流增大，视在功率增加，使电网容量不能充分利用；使设备和线路损耗增加；使线路压降增大，冲击性无功功率还会使电压剧烈波动。§5.2整流电路的谐波和功率因数PE装置会产生谐波污染，对公用电网产生公害：谐波使电力设备产生附加损耗，降低效率，大量的三次谐波流过中性线会使线路过热，甚至产生火灾。使电气设备发生机械振动、噪声和过热。引起电网局部发生

3、串、并联谐振，使谐波能量放大，可能会导致严重事故。导致自动装置误动，或测量仪表不准。对邻近通信设备产生干扰。5.2.1谐波与功率因数的关系电网施加给负载的电压为正弦，但负载从电网索取的电流是否亦为正弦，则决定于负载是线性还是非线性。线性负载：如R，L，C等，电流为同频正弦波。非线性负载：如电力半导体设备，尤其是常用的SCR整流，电流变为非正弦。基波(fundamental)与谐波：非正弦电流展为傅氏级数，频率仍与工频相同的分量称为基波；频率为基波频率整数倍的分量称为谐波。电流谐波总畸变率：（TotalHarmonicDistortion)Ih—总谐波电流的有效值I1

4、—基波电流有效值通常公用电网中的电压波形畸变很小，而电流波形畸变可能很大，故在分析中，将电压视为正弦，电流为非正弦，具有实际意义。有功功率P=UI1cosφ1，φ1为电压U与基波电流I1之间的相位差角。功率因数：I—电流的总有效值，=I1/I称畸变因数（或基波因数）cosφ1称位移因数(displacementfactor)（或基波功率因数）。可见功率因数由基波电流相移和电流波形的畸变程度两个因素决定。5.2.2整流电路交流侧的谐波与功率因数1.单相全控桥整流大L-R（E）负载时，变压器副边电流i2为近似1800正负对称方波。基波与各次谐波电流有效值为求畸变因数：

5、i2总有效值I=Id，求位移因数：电流基波与电压u2的相位差角等于控制角，cosφ1=cos功率因数：2.三相全控桥整流L很大时，id近恒流Id，ia比ua滞后角为300+，1200正负对称方波，总有效值基波与谐波有效值：n=5,7,11,13…不含3的整倍数次谐波也不含偶次谐波。求功率因数:畸变因数:位移因数:功率因数:pf与密切相关。相控整流的缺点：↑pf↓3.电容滤波的不可控整流带电容滤波的不可控整流电路，通常在DC侧串有滤波电感（感容负载），抑制电流尖峰，延续二极管的导通角。变压器副边电流ia,b,c波形若展为傅氏级数十分复杂，只作定性分析。三

6、相桥式不可控整流交流侧电流谐波的特点：谐波次数为6k1次(k=1,2,3……)，不含3的整倍次和偶次谐波。谐波次数越高，其幅值越小。谐波和基波的幅值大小与负载轻重有关：负载越轻（RC大）则谐波越大（ia变尖锐），基波越小；滤波电感越大，则谐波越小，而基波越大。因而，串入大电抗可大大降低谐波污染。功率因数的特点：位移因数稍有滞后（ia的基波ia1稍后偏，但很小）比单相时，更接近于1（φ1≈0）。负载加重（RC↓），则总pf↑；随L↑→pf↑（ia脉冲展宽，谐波减小）。比如变频器不外接DC电抗器时，pf为0.65左右，加入大电抗可使pf提高到0.95。5.2.3整

7、流输出电压和电流的谐波研究整流器交流侧输入电流的谐波问题，目的在于减小谐波对电网的污染和提高功率因数。而研究整流器输出的谐波问题，目的在于减小直流侧对负载的谐波影响，提高供电质量。各种整流电路角不同，Ud及各次谐波大小也不同。傅氏级数很复杂，主要讲以下几点：1.电压脉动系数（纹波系数）：对m脉波整流而言，UR为mk次谐波总有效值（k=1,2,3…..）。2.m一定时（比如三相全桥m=6），m次谐波是主要的，次数越高，幅值越小，频率为50Hz×mk。3.m增大时，最低次谐波频率升高，幅值减少，u也减小。大L负载时，电流谐波减小更快。谐波电压与a角的关系（以三相