【正文】 ，交流側(cè)電流各段時(shí)間的表達(dá)式可以 用式 與 式 得出 ，以 a 相電流的正半周期為例，其表達(dá)式如下 ： ? ?? ?BBaB6c os c os( ) ( 0 )262 πc os c os( ) ( )23=62 π 2 π 2 πc os( ) c os( ) ( )2 3 3 32 π( π )30EttXEtXiEttXt? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ????? ? ? ????? ? ? ? ??????? ? ? ? ? ? ????????? ? ??? () 對(duì)式 進(jìn)行傅立 葉分解，得到 a 相電流的基波和各次諧波電流有效值的 表達(dá)式分別為： 122 2d1s in 2 s in c o s ( 2 )6=2 π c o s c o s ( )II? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ????? () 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 1222B1 1 1 1si n si n si n si n3 2 2 2 22 c os( 2 )π 1 1 1 1nn n n nEIn X n n n n? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???() 其中， n=6k? 1， k 為正整數(shù)。 這樣，交流側(cè)電流波形可以由 ddIr和 這兩個(gè)參數(shù)確定。 i? 與前述一樣，是電流波頭脈動(dòng)的峰峰值。 單相 橋式整流電路 的仿真 單相 橋式 全控 整流電路 根據(jù)圖 (a)所示的電路 ， 搭建的 單相橋式全控整流電路 （本文后面的仿真都是阻感負(fù)載） 的仿真模型如圖 所示，圖中負(fù)載 為 ： R=1? ， L=，觸發(fā)延遲角 =60? ?，觸發(fā)器頻率為 100Hz。 v+udC o n t in u o u sp o w e r g u i1i+isi+idg akT h 2g akT h 1S c o p eRLP u l s e 2P u l s e 1Di2Di1220V 5 0 Hz 圖 單相 橋式 半控整流 電路仿真模型 對(duì) 模型 進(jìn)行 仿真 ，圖 所示的是整流輸出電壓。 說明 理論計(jì)算 是正確的。三相 橋式 半控整流電路一個(gè)周期需要3 個(gè)脈沖，用多路選擇器 Selector 選擇第 5 路脈沖，控制晶閘管的導(dǎo)通，觸發(fā)延遲角 ? =60?。 表 仿真數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果比較 基波和諧波 仿真 值 (A) 計(jì)算 值 (A) 基波和諧波 仿真 值 (A) 計(jì)算 值 (A) DC h11 Fund h12 h2 h13 h3 h14 h4 h15 h5 h16 h6 h17 h7 h18 h8 h19 h9 h20 — h10 由 表 可知，理論 計(jì)算 數(shù)據(jù) 與仿真 分析 相符合 。 并通過仿真驗(yàn)證了理論分析推導(dǎo)的正確性 。 需進(jìn)一步研究的問題： (1) 本文在考慮換相過程和直流脈動(dòng)時(shí)只分析了三相 橋式 全控整流電路，可分析其他幾種橋式整流電路在該條件下的交流電流諧波含量情況。 由于我的學(xué)術(shù) 水平 有限，所寫論文難免有 錯(cuò)誤和 不足之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)和指正。 論文的選題， 搜集資料，內(nèi)容提綱的編寫，理論分析、仿真 分析 ， 界面的編寫過程 研究生 XXX 都給了我細(xì)心的指導(dǎo)，在此表示深深的謝意。 (2) 根據(jù) 理論 與仿真分析 可得 ， 橋式整流電路對(duì)于網(wǎng)側(cè)相當(dāng)于一個(gè)包含高次諧波的電流諧波源 ， 其中 單相 橋式 半控整 流電路交流側(cè)諧波電流含量比相應(yīng)的全控整流電路減少許 多 。 界面有三個(gè)數(shù)據(jù)輸入窗口，分別輸入的是直流側(cè)電流平均值、延遲觸發(fā)角、諧波次數(shù)，界面可以選擇單相或三相 整流電路 ，工作方式可選擇為不控、半控或全控這幾種狀態(tài)，如圖 所示。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 C o n t i n u o u sp o w e r g u ii+idi+iav+Udv+U c aUcv+U b cUbv+U a bUag akT h 3g akT h 2g akT h 1U U ( E )S e l e c t o rS c o p eRLDi3Di2Di10C o n s t a n t 160C o n s t a n ta lp ha _d e gABBCCAB lo c kp uls e s6 P u l s e 圖 三 相 半控整流橋電路仿真模型 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 602 0 04 0 06 0 0t / su/V 圖 當(dāng) =60? ? 時(shí)的整流輸出電壓波形 0 . 9 0 . 9 0 5 0 . 9 1 0 . 9 1 5 4 0 0 2 0 002 0 04 0 0t/ si/A0 . 9 2 11520152諧波次數(shù)基波和各次諧波有效值(A) 圖 交流側(cè)電流一個(gè)周期的波形 圖 諧波分析結(jié)果 由圖 可以明顯的看出，交流側(cè)電流中 含有 3 的倍數(shù)次諧波 含量非常小 。 alpha_de 為觸發(fā)延遲角 ， 本次 仿真設(shè) ? =30?。 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 101 0 02 0 03 0 0t / su/V 圖 當(dāng) =45? ? 時(shí)的整流輸出電壓波形 1 . 2 1 . 2 0 5 1 . 2 1 1 . 2 1 5 1 . 2 2 2 0 0 1 0 001 0 02 0 0t/ si/A 0 5 1 0 1 5 2 002 04 06 08 01 0 01 2 01 4 0諧 波 次 數(shù)基波和各次諧波有效值(A) 圖 交流側(cè)電流一個(gè)周期的波形 圖 諧波分析結(jié)果 由圖 可以明顯的看出，交流側(cè)電流除基波外，還含有奇數(shù)次的諧波， 與單相 橋式 全控整流電路相比， 5 次諧波明顯減少。 00 . 0 2 0 . 0 40 . 0 60 . 0 8 0 . 1 2 0 0 1 0 001 0 02 0 0t / s u/V 圖 當(dāng) =60? ? 時(shí)的整流輸出電壓波形 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 0 . 9 0 . 9 0 5 0 . 9 1 0 . 9 1 5 0 . 9 2 1 0 0 5 005 01 0 0t/ si/A 5015201203450諧波次數(shù)基波和各次諧波有效值(A) 圖 交流側(cè)電流一個(gè)周期的波形 圖 諧波分析結(jié)果 從 圖 可以明顯的看出，交流側(cè)電流除基波外， 含有奇 數(shù) 次 諧波且諧波有效值大小與諧波次數(shù)成倒數(shù)關(guān)系， 偶數(shù)次諧波含量非常小。 π π π πsi n ( 1 ) ( ) si n ( 1 ) ( ) 2 si n ( ) si n( )6 2 6 2 6 2 3 211nn n ngn n n? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ??? 應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)代入 n 或 ? 的值出現(xiàn)分母為零的情況時(shí)，應(yīng)利用如下極限公式進(jìn)行計(jì)算： 0 sinlim 1x xx? ? 由式 可以得出與 Dobinson 法 相似的定性結(jié)論。它對(duì)交流側(cè)電流的近似處理 ，是將 Dobinson 法的用兩個(gè)正弦波頭疊加在 120?方波上，改進(jìn)為疊加在 120?+ ? 的梯形波上，如圖 所示。 (1) 忽略換相過程 — Dobinson 法 計(jì)及直流側(cè) 電流 脈動(dòng)時(shí) 其 電流 波形 如圖 所示 。 計(jì)及換相過程 但忽略直流脈動(dòng)的 三相 橋式 整流電路 在阻感負(fù)載時(shí)電路 如圖 所示， LB 為各相交流側(cè)電感。 iaid LdR0eaebec aid LdRebc (a) 直流側(cè) 不接 續(xù)流 二極管 (b) 直流側(cè)接 續(xù)流二極管 圖 三相 橋式 半控整流電路 α eee eeeeeId? ta bb c b a c a c ba ba ca cα e e e e e e eeia2π3Id? t? t? tiaa bb c b a c a c b a b a ca c π ??udud (a) ? ? 60 (b) ? ? 60 圖 三相橋式半控整流電路的 電壓、電流 波形 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 以 a 相電流為例。當(dāng) ? =0?，其工作方法與全控橋一樣。同樣，交流側(cè)電抗為零，直流電感 Ld 為無窮大。電源電壓負(fù)半軸分析與正半周類似。由圖可知，電流 i 為理想方波，其有效值 I 等于直流側(cè)電流平均值 dI 。這樣交流側(cè)電流即為方波或階梯波，波形簡(jiǎn)單，分析所得的結(jié)果清晰易記，直到現(xiàn)在仍被廣泛采用。正弦波電壓可表示為： ( ) 2 sin ( )u t U t???? () 其中， U 為 電壓有效值 ； ?為初相角 ； ?為角頻率 ， 2π 2π/fT? ?? ， f 為頻率， T 為周期。 使 用 MATLAB 軟件中的 Simulink 工具模擬仿真，對(duì)比仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果 ，驗(yàn)證理論分析的正確性 。本文將對(duì)諧波分析進(jìn)行研究。 在此基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步 分析 了 三 相 全控 橋式整流電路 在 分別 考慮 換相過程和直流側(cè)電流脈動(dòng)時(shí) 的諧波含量。 其次，以 MATLAB/Simulink 軟件 作為仿真平臺(tái)， 分別 搭建了單相和三相 橋式 可控整流電路 的 仿真模型 ，分析了在不同 延遲觸發(fā)角時(shí) ，交流側(cè)電流 中的 諧波含量，且將理論計(jì)算數(shù)據(jù)與仿真分析數(shù)據(jù) 進(jìn)行 對(duì)比，其誤差在可控范圍