【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí) ） 的平均值為： 帶電阻負(fù)載且 a 60?時(shí)，整流電壓平均值為： 輸出電流平均值為 ： Id=Ud /R awwpapapc )(s i n63123232d UttdUU ?? ????????? ???? ? ? )3c o s ()(s i n63 23 2d apwwppap UttdUU 三相橋式全控整流電路 53 當(dāng)整流變壓器為圖 217中所示采用星形接法 ， 帶阻感負(fù)載時(shí) ，變壓器二次側(cè)電流波形如圖 223中所示 ， 其有效值為： dd2d2d2 232)(3221 IIIII ???????? ????? ppp晶閘管電壓 、 電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致 。 接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí) ， 在負(fù)載電流連續(xù)的情況下 ， 電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似 ， 電路中各處 電壓 、 電流 波形均相同 。 僅在 計(jì)算 Id時(shí)有所不同 ， 接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的 Id為： REUI ?? dd式中 R和 E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動(dòng)勢(shì)的值 。 三相橋式全控整流電路 54 ik=ib逐漸增大， ia=Idik。 當(dāng) ik增大到等于 Id時(shí)， ia=0，VT1關(guān)斷 ,換流過程結(jié)束。 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響 ， 該漏感可用一個(gè)集中的電感 LB表示 。 現(xiàn)以三相半波為例 ,結(jié)論推廣 。 VT1換相至 VT2的過程： 因?yàn)槁└校?ia、 ib不能突變。VT1和 VT2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將 a、 b兩相短路，在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流 ik。 圖 225 考慮變壓器漏感時(shí)的 三相半波可控整流電路及波形 ud id wt 0 0 g ic ia ib ic ia Id ua ub uc a wt 55 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 換相重疊角 —— 換相過程持續(xù)的時(shí)間 ， 用電角度 g 表示 。 換相過程中 ， 整流電壓 ud為同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相電壓的平均值 。 換相壓降 —— 與不考慮變壓器漏感時(shí)相比 ， ud平均值降低的多少 （ 陰影部分 ） 。 2dddd bakBbkBaduutiLutiLuu ??????dB0kB6565kB6565kBbb6565 dbd23d23)(ddd23)(d)]dd([23)(d)(3/21dIXiLttiLttiLuutuuUIpwpwpwpwppgapapgapapgapa??????????????????????（ *） 56 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 換相重疊角 g 的計(jì)算 （ 由 *式 ） B2Babk2)65s i n (62)(dd LtULuutipw ????由上式得： )65s i n (2 6ddB2k pww ?? tXUti進(jìn)而得出： )]65c o s ([ c o s2 6)(d)65s i n (2 6B265B2kpwawpwwpa ????? ? ? tXUttXUi t57 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 當(dāng) 時(shí)， ，于是 65 pgaw ???tdk Ii ?g 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律 ： （ 1） Id越大則 g 越大； （ 2） XB越大 g 越大； （ 3） 當(dāng) a≤90?時(shí)， a 越小 g 越大。 )]c o s ([ c o s2 6B2d gaa ??? XUI2dB62)c o s (c o sUIX??? gaa58 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 變壓器漏抗對(duì)各種整流電路的影響 表 22 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算 23U23U注：①單相全控橋電路中，環(huán)流 ik是從 Id變?yōu)?Id。本表所列通用公式不適用 ； ② 三相橋等效為相電壓等于 的 6脈波整流電路，故其 m=6，相電壓按 代入。 23U23U電路形式 單相全波 m=2 單相全橋 m=2 三相半波 m=3 三相全橋 m=6 m脈波整流 電路 dU?)cos (cosgaa??dB IXp dB2 IXp dB23 IXp dB3 IXp2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIps in22BddB2 ImXp① ② ① 59 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論 : 出現(xiàn) 換相重疊角 g ，整流輸出電壓平均值 Ud降低。 整流電路的 工作狀態(tài)增多 。 晶閘管的 di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開通。 有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的 di/dt。 換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的 du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須 加吸收電路 。 換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn) 缺口 ，成為干擾源。 60 電容濾波的不可控整流電路 電容濾波的單相不可控整流電路 電容濾波的三相不可控整流電路 在交 — 直 — 交變頻器 、 不間斷電源 、 開關(guān)電源等應(yīng)用場(chǎng)合中 ， 大量應(yīng)用 。 最常用的是 單相橋 和 三相橋 兩種接法 。 由于電路中的電力電子器件采用整流二極管 ， 故也稱這類電路為 二極管整流電路 。 61 電容濾波的單相不可控整流電路 常用于小功率單相交流輸入的場(chǎng)合 ， 如目前大量普及的微機(jī) 、 電視機(jī)等家電產(chǎn)品中 。 1） 工作原理及波形分析 基本工作過程 ： 在 u2正半周過零點(diǎn)至 wt=0期間，因 u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容 C向 R放電，提供負(fù)載所需電流。 至 wt=0之后， u2將要超過 ud，使得 VD1和 VD4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時(shí)向負(fù)載 R供電。 圖 226 電容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形 0 i2 ud q ? p 2p wt i,ud + R C u1 u2 i2 VD1 VD3 VD2 VD4 id iC iR ud 62 電容濾波的單相不可控整流電路 2) 主要的數(shù)量關(guān)系 輸出電壓平均值 空載時(shí) ：放電時(shí)間常數(shù)無窮大 ， 輸出電壓最大 。 重載時(shí) ： R很小 ， 電容放電很快 ， 幾乎失去存儲(chǔ)作用 ， 隨負(fù)載增加 Ud逐漸趨近于 ， 即趨近于接近電阻負(fù)載的特性 。 2d 2UU ?2/)5~3( TRC ?在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載的情況 選 擇 電 容 C 值 ，使 , 此時(shí)輸出電壓為： Ud≈ U2。 0 . 9 U2UdIRO22U1 . 2 U263 電容濾波的單相不可控整流電路 2) 主要的數(shù)量關(guān)系 二極管承受的電壓 22U 電流平均值 輸出電流平均值 IR為： IR = Ud /R 由于流經(jīng)電容的電流在一個(gè)周期內(nèi)的平均值為零 ， 即IC=0 ， 所以 Id =IR 二極管電流 iD平均值為： ID = Id / 2=IR/ 2 64 電容濾波的單相不可控整流電路 感容濾波的二極管整流電路 實(shí)際應(yīng)用為此情況 ， 但分析復(fù)雜 。 為了抑制電流沖擊 ，在直流側(cè)串入較小的電感 ， 組成 LC 濾波 。 ud波形更平直 ， 電流 i2的上升段平緩了許多 ， 這對(duì)于電路的工作是有利的 。 圖 229 感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形 a） 電路圖 b）波形 a) b) u2 ud i2 0 ? q p w t I2,u2,ud 65 電容濾波的三相不可控整流電路 1） 基本原理 某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)， 輸出電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè) ，該 線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電 。 當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載放電， ud按指數(shù)規(guī)律下降 。 圖 230 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形 a) b) O ia ud id ud uab uac ? q wt wt ubc uba uca p p/3 66 電流 id 斷續(xù)和連續(xù)的 臨界條件： 3?RCw 電容濾波的三相不可控整流電路 輕載 （ ） 時(shí)直流側(cè)獲得的充電電流是 斷續(xù) 的， 重載 （ ） 時(shí)連續(xù) 的，分界點(diǎn)就是： CR w/3?3?RCw3?RCw圖 231 電容濾波的三相橋式整流電路電流波形 wt ia id ia 0 0 0 0 3?RCw 3?RCwid wt wt wt 輕載和重載的概念是從電流的角度考慮的 67 電容濾波的三相不可控整流電路 考慮實(shí)際電路中存在的交流側(cè)電感以及為抑制沖擊電流而串聯(lián)的電感時(shí)的工作情況： 電流波形的前沿平緩了許多 ， 有利于電路的正常工作 。 隨著負(fù)載的加重 ， 電流波形與電阻負(fù)載時(shí)的交流側(cè)電流波形逐漸接近 。 圖 232 考慮電感時(shí)電容濾波的三相橋式整流電路及其波形 a）電路原理圖 b）輕載時(shí)的交流側(cè)電流波形 c）重載時(shí)的交流側(cè)電流波形 b) c) i a i a 0 0 w t w t 68 電容濾波的三相不可控整流電路 2) 主要數(shù)量關(guān)系 （ 2） 電流平均值 跟單相電路一樣： Id = IR = Ud / R 二極管電流平均值為 Id的 1/3，即： ID = Id / 3=IR/ 3 （ 3）二極管承受的電壓 二極管承受的最大反向電壓為線電壓的峰值，為 。 26U（ 1） 輸出電壓平均值 空載時(shí)輸出電壓最大 ， ， 隨負(fù)載增加而減小 ， 至 進(jìn)入 id 斷續(xù)后 ， 輸出電壓 為線電壓包絡(luò)線 ， 其平均值為 3?RCw UU d ?22 UUU d ??69 整流電路的諧波和功率因數(shù) 諧波和無功功率分析基礎(chǔ) 帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析 電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析 整流輸出電壓和電流的諧波分析 70 整流電路的諧波和功率因數(shù) 引言 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用日益廣泛，由此帶來的 諧波 (harmonics)和 無功 (reactive power)問題日益嚴(yán)重，引起了關(guān)注。 無功的危害： 導(dǎo)致設(shè)備容量增加 。 使設(shè)備和線路的損耗增加 。 線路壓降增大 ， 沖擊性負(fù)載使電壓劇烈波動(dòng) 。 諧波的危害： 降低設(shè)備的效率 。 影響用電設(shè)備的正常工作 。 引起電網(wǎng)局部的諧振 ， 使諧波放大 ， 加劇危害 。 導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作 。 對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾 。 71 諧波和無功功率分析基礎(chǔ) 1） 諧波 對(duì)于非正弦波電壓 ， 滿足狄里赫利條件 ， 分解為 傅里葉級(jí)數(shù) 正弦波電壓可表示為： )s i n (2)(utUtu ?w ??基波（ fundamental） —— 頻率與工頻相同的分量 諧波 —— 頻率為基波頻率大于 1整數(shù)倍的分量 諧波次數(shù) —— 諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比 n次諧波電流 含有率 HRIn（ Harmonic Ratio for In） : %1 0 01?? IIH R I nn In表示第 n次諧波電流有效值 %1001?? IITH D hi電流 諧波總畸變率 THDi（ Total Harmonic distortion） : Ih表示總諧波電流有