【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 感，故ia、ib均不能突變，于是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。ik=ib是逐漸增大的，而ia=Idik是逐漸減小的。當(dāng)ik增大到等于Id時(shí)，ia=0，VT1關(guān)斷，換流過(guò)程結(jié)束。 換相重疊角——換相過(guò)程持續(xù)的時(shí)間，用電角度γ表示： 換相過(guò)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：（230）231） 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：（231） 換相重疊角γ的計(jì)算：（232）231）由上式得：（233）231）進(jìn)而得出：（234）231）當(dāng)wt=a+γ時(shí)，ik=Id，于是（235）231） γ 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律：（1） Id越大則γ 越大；（2） XB越大γ越大；（3） 當(dāng)a≤90176。時(shí)，α越小γ 越大。表22 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路②②變壓器漏抗對(duì)各種整流電路的影響。注： ①單相全控橋電路中，XB在一周期的兩次換相中都起作用，等效為m=4； ②三相橋等效為相電壓等于 的6脈波整流電路，故其m=6，相電壓按代入變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論。（1） 出現(xiàn)換相重疊角γ，整流輸出電壓平均值Ud降低。（2） 整流電路的工作狀態(tài)增多（3） 晶閘管的di/dt減小，有利于晶閘管的安全開(kāi)通。有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。（4） 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。（5） 換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。5 整流電路的諧波和功率因數(shù)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(lái)的諧波(harmonics)和無(wú)功(reactive power)問(wèn)題日益嚴(yán)重，引起了關(guān)注。216。 無(wú)功的危害：a 導(dǎo)致設(shè)備容量增加。b 使設(shè)備和線路的損耗增加。c 線路壓降增大，沖擊性負(fù)載使電壓劇烈波動(dòng)。216。 諧波的危害：a 降低設(shè)備的效率。b 影響用電設(shè)備的正常工作。c 引起電網(wǎng)局部的諧振，使諧波放大，加劇危害。d 導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作。e 對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾(1) 諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)正弦波電壓可表示為：對(duì)于非正弦波電壓，滿足狄里赫利條件，可分解為傅里葉級(jí)數(shù)：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次諧波電流含有率以HRIn（Harmonic Ratio for In）表示電流諧波總畸變率THDi（Total Harmonic distortion）定義為在正弦電路中，電路的有功功率就是其平均功率：視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI 無(wú)功功率定義為：Q=UIsinj功率因數(shù)cosjj 定義為有功功率P和視在功率S的比值：此時(shí)無(wú)功功率Q與有功功率P、視在功率S之間有如下關(guān)系：功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差φ決定的：l =cosjj 在非正弦電路中，有功功率、視在功率、功率因數(shù)的定義均和正弦電路相同，功率因數(shù)仍由式 定義。不考慮電壓畸變，研究電壓為正弦波、電流為非正弦波的情況有很大的實(shí)際意義。非正弦電路的有功功率：P=UI1 cosj1 功率因數(shù)：基波因數(shù)：n =I1/I，即基波電流有效值和總電流有效值之比位移因數(shù)（基波功率因數(shù)）：cosj1功率因數(shù)由基波電流相移和電流波形畸變這兩個(gè)因素共同決定的。非正弦電路的無(wú)功功率： 無(wú)功功率Q反映了能量的流動(dòng)和交換，目前被較廣泛的接受。忽略電壓中的諧波時(shí)有：Qf =UI1 sinj1 在非正弦情況下， 因此引入畸變功率D，使得：Qf為由基波電流所產(chǎn)生的無(wú)功功率，D是諧波電流產(chǎn)生的無(wú)功功率。(2)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a、單相橋式全控整流電路忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，在阻感負(fù)載且電感L足夠大時(shí)電流i2的波形見(jiàn)下圖。 （236）n=1,3,5,…其中：由變壓器二次側(cè)電流諧波分析可知：216。 電流中僅含奇次諧波。216。 各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)?；娏饔行е禐椋?i2的有效值I=Id，結(jié)合上式可得基波因數(shù)為：電流基波與電壓的相位差就等于控制角a，故位移因數(shù)為所以，功率因數(shù)為：b、三相橋式全控整流電路以a =30176。為例，在阻感負(fù)載時(shí)，忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，且直流電感L為足夠大。此時(shí)，電流為正負(fù)半周各120176。的方波，如下圖所示，其有效值與直流電流的關(guān)系為：圖225 三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載a =30176。時(shí)的波形由變壓器二次側(cè)電流諧波分析可知，電流基波和各次諧波有效值分別為：216。 電流中僅含6k177。1（k為正整數(shù)）次諧波。216。 各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。基波因數(shù)：位移因數(shù)仍為：功率因數(shù)為：(3) 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a、單相橋式不可控整流電路實(shí)用的單相不可控整流電路常采用感容濾波。電容濾波的單相不可控整流電路交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律：216。 諧波次數(shù)為奇次。216。 諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。216。 諧波與基波的關(guān)系是不固定的。216。 越大，則諧波越小。電容濾波的單相不可控整流電路的功率因數(shù)具有如下結(jié)論：216。 位移因數(shù)接近1，輕載超前，重載滯后。216。 諧波大小受負(fù)載和濾波電感的影響。b、三相橋式不可控整流電路常用的電容濾波三相不可控整流電路中通常都帶有濾波電感。其交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律：216。 諧波次數(shù)為6k177。1次，k =1，2，3…。216。 諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。216。 諧波與基波的關(guān)系是不固定的。電路的功率因數(shù)有如下結(jié)論：216。 位移因數(shù)通常是滯后的,但與單相時(shí)相比,位移因數(shù)更接近1。216。 隨負(fù)載加重（wRC的減?。?，總的功率因數(shù)提高；同時(shí)，隨濾波電感加大，總功率因數(shù)也提高。(4) 整流輸出電壓和電流的諧波分析整流電路的輸出電壓中主要成分為直流，同時(shí)包含各種頻率的諧波，這些諧波對(duì)于負(fù)載的工作是不利的。a、a =0176。時(shí)，m脈波整流電路的整流電壓和整流電流的諧波分析圖226 a =0176。時(shí)，m脈波整流電路的整流電壓波形如圖226，當(dāng)a=0176。時(shí)，m脈波整流電路的整流電壓和電流中的諧波有如下規(guī)律：m脈波整流電壓ud0的諧波次數(shù)為mk（k=1，2，3...）次，即m的倍數(shù)次；整流電流的諧波由整流電壓的諧波決定，也為mk次。當(dāng)m一定時(shí)，隨諧波次數(shù)增大，諧波幅值迅速減小，表明最低次（m次）諧波是最主要的，其它次數(shù)的諧波相對(duì)較少；當(dāng)負(fù)載中有電感時(shí)，負(fù)載電流諧波幅值dn的減小更為迅速。當(dāng)m增加時(shí)，最低次諧波次數(shù)增大，且幅值迅速減小，電壓紋波因數(shù)迅速下降。 b、a不為0 176。時(shí)的情況整流電壓諧波的一般表達(dá)式十分復(fù)雜，下面只說(shuō)明諧波電壓與a 角的關(guān)系。以n為參變量，n次諧波幅值對(duì)a 的關(guān)系如圖227所示：當(dāng)a 從0176?！?0176。變化時(shí)，ud的諧波幅值隨a 增大而增大，a =90176。時(shí)諧波幅值最大。a 從90176?！?80176。之間電路工作于有源逆變工作狀態(tài)，ud的諧波幅值隨a增大而減小。圖227 三相全控橋電流連續(xù)時(shí)，以n為參變量的與a 的關(guān)系6 大功率可控整流電路（1）帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路在電解電鍍等工業(yè)中，常用到低電壓大電流（例如幾十伏，幾千至幾萬(wàn)安）可調(diào)直流電源。圖228 為帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路。其變壓器二次側(cè)為兩組匝數(shù)相同極性相反的繞阻，分別接成兩組三相半波電路。變壓器二次側(cè)兩繞組的極性相反可消除圖228 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路圖229 雙反星形電路，a=0176。時(shí)兩組整流電壓、電流波形 鐵芯的直流磁化，設(shè)置電感量為L(zhǎng)p的平衡電抗器是為保證兩組三相半波整流電路能同時(shí)導(dǎo)電。與三相橋式電路相比，在采用相同晶閘管的條件下，雙反星形電路的輸出電流可大一倍。平衡電抗器的作用：216。 兩個(gè)直流電源并聯(lián)時(shí)，只有當(dāng)電壓平均值和瞬時(shí)值均相等時(shí)，才能使負(fù)載均流，216。 雙反星形電路中，兩組整流電壓平均值相等，但瞬時(shí)值不等，216。 兩個(gè)星形的中點(diǎn)n1和n2間的電壓等于ud1和ud2之差。該電壓加在Lp上，產(chǎn)生電流ip，它通過(guò)兩組星形自成回路，不流到負(fù)載中去，稱為環(huán)流或平衡電流，216。 考慮到ip后，每組三相半波承擔(dān)的電流分別為 。為了使兩組電流盡可能平均分配，一般使Lp值足夠大，以便限制環(huán)流在負(fù)載額定電流的1%～2%以內(nèi)。圖230 平衡電抗器作用下輸出電壓的波形和平衡電抗器上電壓的波形 雙反星形電路中如不接平衡電抗器，即成為六相半波整流電路，只能有一個(gè)晶閘管導(dǎo)電，其余五管均阻斷，每管最大導(dǎo)通角60o ，平均電流Id/6。當(dāng)α=0時(shí)，Ud 。六相半波整流電路因晶閘管導(dǎo)電時(shí)間短，變壓器利用率低，極少采用。 雙反星形電路與六相半波電路的區(qū)別就在于有無(wú)平衡電抗器，對(duì)平衡電抗器作用的理解是掌握雙反星形電路原理的關(guān)鍵。由于平衡電抗器的作用使得兩組三相半波整流電路同時(shí)導(dǎo)電的，平衡電抗器Lp承擔(dān)了nn2間的電位差，它補(bǔ)償了ub`和ua的電動(dòng)勢(shì)差，使得兩相的晶閘管能同時(shí)導(dǎo)電將圖229中ud1和ud2的波形用傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)，可得當(dāng)a =0176。時(shí)的udud2，即（237）（238）圖231 平衡電抗器作用下兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)電的情況ud中的諧波分量比直流分量要小得多，且最低次諧波為六次諧波。圖232 當(dāng)a =30176。、60176。、90176。時(shí)，雙反星形電路的輸出電壓波形 需要分析各種控制角時(shí)的輸出波形時(shí)，可先求出兩組三相半波電路的ud1和ud2波形，然后做出波形( ud1+ud2 ) / 2。圖232 為a =30176。、60176。、90176。時(shí)，雙反星形電路的輸出電壓波形。 雙反星形電路的輸出電壓波形與三相半波電路比較，脈動(dòng)程度減小了，脈動(dòng)頻率加大一倍，f=300Hz 電感負(fù)載情況下，a = 90176。時(shí), 輸出電壓波形正