三相桥式全控整流电路谐波和功率因数分析.pdf

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1、2011年第1期能源技术与管理143doi：lO．3969~．issn．1672—9943．2011．01．054三相桥式全控整流电路谐波和功率因数分析宇文慧彪，袁小平，曹雪祥，秦怡(1．山西晋城煤业集团，山西晋城0480067；2．中国矿业大学，江苏徐J'i、l221008)[摘要]以三相桥式全控整流电路为例，在电感WL>>R的条件下，借助于Matlab／simulink仿真软件分析电路的电流电压波形，对二次侧的电流进行傅里叶展开，分析谐波的特性，同时又得出功率因数的表达式，有助于更好的掌握桥式电路的特性，提高电能的利用效率。[关键词]Matlab／simulink；傅里

2、叶变换；谐波分析；功率因数[中图分类号]TM13[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2011)ol-0143-03当0<仅<60。时，0引言．r2~／3+a=—sidw=我国作为世界的能源大国，对能源的需求占世界首列。电能是人类生产最重要的二次能源之2．34eOSO／一，无论人们的日常生活，还是工农业的生产都离当60。<0L<90。时，不开电，电网的稳定安全和电能高效合理的利用J～V'6-U2sin￡dw拄直接影响着国民经济的发展。近年来，电力电子装置产生的谐波污染，造成了电能的巨大浪费，已经2．34(1+COS(7r／3+aj)阻碍了电力电子技术的发展，而三相

3、桥式整流电式中一阻感负载输出端的平均电压；路是电力电子的重要组成部分，这种三相桥式电f／厂一变压器二次侧电压有效值；路广泛的运用于社会生产的各个领域。因此，对三一晶闸管的触发角。相桥式整流电路的研究已经成为电力电子的前沿／问题，具有重大的科学意义。12325I1电路模型的建立A——，yh三相桥式全控整流电路如图1所示_1]。变压器采用V—Y的连接方式，阴极连接在一起的3，VyV、r／＼z_T426z2个晶闸管VT1、VT3、VT5称为共阴极组；阳极连●h接在一起的3个晶闸管VT4、VT6、VT2称为共阳极组。图1三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路由共阴极组和共阳表1三

4、相桥式全控整流电路阻感负载时极组组成，相邻桥臂之间电压电流相位相差晶闸管工作情况120。，相同桥臂之间电压电流相位相差180。。每个时刻均需2个晶闸管同时导通，共阴极组的和共阳极组的各1个，形成向负载供电的回路。晶闸管的导通顺序为VT1一VT2一VT3一VT4一VT5一VT6一VT1。表1是三相桥式全控整流电路阻感负载时晶闸管工作情况。三相桥式全控整流电路带阻感负载时角触发角OL移相范围为90。，通过1．1三相桥式全控整流电路模型的仿真Matlab软件仿真得出输出负载端电压的波形可得利用Matlab软件中simulink工具对电路仿以下两个结论：真，B相电压电压滞后A相电压

5、120。，C相电压144宇文慧彪，等三相桥式全控整流电路谐波和功率因数分析2011年第1期超前A相电压120。。取电阻R=lQ，电感L=3H，simulink仿真电路。仿真电路由六脉冲发生器模频率户50HZ，电容C=inf(无穷大)，在WL>>R条块、三相全控桥模块、星形三相电压源和一系列的件下，对电路进行仿真。这时负载端电流波动很测量元件构成。小，电流是连续的，理论上应为一条直线，图2是图2simulink仿真电路示波器scope2具有两输人端，分别用来测量。经仿真可得变压器二次侧电流波形，如图4所输出端的电压和电流波形，其输出波形如图3所示，其中电流正半轴为VT1的电流

6、i。波形，电流示。的负半轴为一i的波形。4()o＼厂＼＼__200≤蓄。时间／s(a)负载端输出电压U．波形一200≤鹾时l司／s图4a=0。时变压器二次侧电流波形1．2谐波危害与抑制时i司／s(b)负载端输m电流i一波形谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗口]，图30l=0。时负载端电压电流输出波形降低了发电、输电以及用电设备的效率，谐波对电带阻感负载时，各自然换相点既是相电压的机的影响除附加损耗外，还会产生机械振动、噪声交点，同时也是线电压的交点。0

7、的使用寿命，以致损害。谐波也会为线电压在正半周的包络线；在电感足够大的对邻近的通讯系统产生干扰，轻者产生噪声，降低条件下，输出的电流i为一条直线，i与平均值了人们通讯的质量，严重了将会导致通讯内容的相等。设交流二次侧的电流为i。，通过晶闸管VT4丢失，使通讯系统无法进行。为了抑制各种高次谐的电流为i，通过晶闸管VT1的电流为i。由电路波，通常采用有源电力滤波器，其基本原理就是从可得：i．+i4=i。那么，。一i，而波形i与波形i是补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生出幅值相等，i比i。滞后180。，那么二次侧的