【文章內(nèi)容簡介】 。以一 相 電流為例， 則交流側(cè)相電流是 正負(fù)半周各 為120?的方波，正負(fù)半波間隔為 60?[3]。 iaid LdR0eaebec 圖 三相 全控整流電路 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 ? ?udea bea ceb ceb aec aec bea bea cO? tOiaIdπ6? t 圖 三相橋式全控整流 電路的電壓 及 電流 波形 以 a 相電流為例，將圖 所示所示的電流 ia 分解為傅立 葉級數(shù)，可得： addd611 , 2 , 3 ,1611 , 2 , 3 ,2 3 1 1 1 1= s in s in 5 s in 7 s in 1 1 + s in 1 3π 5 7 1 1 1 32 3 2 3 1= s in ( ) s inπ π2 s in ( ) 2 s inknkkknnkki I t t t t tI t I n tnI t I n t? ? ? ? ????????? ??????? ?????? ? ? ? ????????????11 () 若以 a 相電壓過零點為時間零點，則有： ad2 3 1 1= s i n ( ) s i n 5 ( ) s i n 7( )π 57i I t t t? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ??????? () 根據(jù) 式 和 式 可得出，不論時間原點的位置取在哪里，因為波形未變，所以基波和各次諧波的幅值也不變，只是如果時間原點左移了 ? 角，則基波初相角減少了? ，各次諧波分量的初相角減少了 n? 。 由式 可得電流基波和各次諧波有 效值分別為： 1dd6π6 ( 6 1 1 , 2 , 3 , )πnIII I n k kn? ????? ? ? ? ? ????? ， () 由式 可以得到以下的結(jié)論：電流中僅含有 6k? 1(k 為正整數(shù) )次諧波，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)。 ② 半控整流電路 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 有時 在 工礦企業(yè)中采用比三相全控橋更為簡單的電路 [4,5]，即三相 橋式 半控整流電路如圖 (a)所示， 即 用一組二極管代替一組晶閘管。為控制方便，共陰極組采用晶閘管，共陽極采用二極管。當(dāng) ? =0?，其工作方法與全控橋一樣。當(dāng) ? 不太大，輸出電壓仍連續(xù)時，共陰極晶閘管需要經(jīng)觸發(fā)脈沖才能導(dǎo)通換相，而共陽極的二極管則在自然換相點處換相。如果負(fù)載電感足夠大，電流為恒穩(wěn)直流 ， 其情況與全控橋時相似，各相電流正負(fù)半波各為 120?，但正負(fù)半波間隔不再是 60?，而是 60?? ? 與 60?+ ? 。 在 ? 較大時，為 完善電路工作性能，有時在負(fù)載端接 續(xù)流二極管，其電路如 圖 (b)所示。接入續(xù)流二極管后，當(dāng) ? ? 60?，輸出電壓波形連續(xù)，續(xù)流二極管不工作，分析與沒有續(xù)流二極管 時 相同，整流電壓與直流側(cè)電流波形如圖 (a)所示。當(dāng) ? ? 60?時，整流電壓波形不再連續(xù)，由于電感的作用，負(fù)載電流仍為持續(xù)的恒穩(wěn)直流，晶閘管和二極管在 每個周期內(nèi)導(dǎo)通 180?? ? ，其余時間為續(xù)流二極管導(dǎo)通以維持負(fù)載電流連續(xù)。即續(xù)流二極管導(dǎo)通時間為 =3??? 180?。 a 相電流正、負(fù)半波均是底為 180?? ? ，高為 Id 的方波，正、負(fù)半波間隔分別為 ?? 60?與 +? 60?，整流電壓和直流側(cè)電流波形如圖 (b)所示。 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（論文） 9 以 a 相電流為例。設(shè) 60? ???180?， 將圖 (b)所示的電流 ia 分解為傅立 葉級數(shù) ，得到基波和各次諧波有效值的統(tǒng)一表達(dá)式。 1d2 πs in 1 ( 1 ) c o s ( 3 , 1 , 2 , 3 )π 3 nn I nI n n k kn ??? ? ? ? ? ??? () 令 n=1，代入式 可得基波和各次諧波電流有效值為： d11d3 1 + c o sπ2 πsin 1 ( 1 ) c o s ( 3 , 1 , 2 , 3 )π 3nnIII nI n n k kn???? ????? ? ? ? ? ? ????? () 當(dāng)計算出的諧波電流為負(fù)值時，取其絕對值即可。 根據(jù)式 可得出如下結(jié)論：電流中 =3nk次的 諧波 不存在 。 除 含有 61k? 次的特征諧波外，電流中還含有 62k? 的非特征諧波。 ③ 不 控整流電路 三相橋式不控整流電路其實質(zhì)就是把三相全控橋中的晶閘管全部換成二極管，電路圖如圖 所示。 iaid LdR0eaebec 圖 三相橋式不控整流電路 由圖 可知，其諧波分析與對應(yīng)的全控整流橋一致，相當(dāng)于 ? =0?時的特殊情況，即可得出三相 橋式 不控整流電路的基波和各次諧波電流表達(dá)式分別為： 1dd6π6 ( 6 1 1 , 2 , 3 , )πnIII I n k kn? ????? ? ? ? ? ????? ， 計及換相過程的情 形 計及換相過程但忽略 直流側(cè)電流脈動，就是考慮交流側(cè)電 抗不為零，但直流電感仍蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 假設(shè)為 無窮大 [6]。本 文 以三相 橋式 全控 整流電路為 例 進(jìn)行 分析推導(dǎo) 。 計及換相過程 但忽略直流脈動的 三相 橋式 整流電路 在阻感負(fù)載時電路 如圖 所示， LB 為各相交流側(cè)電感。 icid LdRia0eaebecLBV T 1 V T 3 V T 5V T 4 V T 6 V T 2ud 圖 計及換相過程的三相 橋式全控整流 電路 假設(shè)電源為三相平衡正弦電壓，取 VT6 導(dǎo)通，從 VT5 向 VT1 換相的情況，由于交流側(cè)電感的存在，交流電流不能突變，換相過程 ia 從零增大到 Id，換相完成。此過程如圖 所示，以觸發(fā)延遲角 ? 處為時間零點，則有： ambmcmπ π= sin( ) = 2 sin( )6611= sin( π ) = 2 sin( π )2255= sin( π ) = 2 sin( π )66e E t E te E t E te E t E t? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ? ???? ? ? ? ??? ? ta bb c b a c a c b a b a ca cω t = 0 eee eeeee? tIdia0ud??? 圖 計及換相過程的三相 橋式 全控整流波形 換相過程應(yīng)滿足如下方程 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 caB a c Ba c ma c dcddd=dd= 3 s i n( ) 6 s i n( )( 0 )iiL e Ltte E t E ti i IiI? ? ? ?? ????? ? ??? ??????? () 求解 式 的 方程 組， 可以 得出： ? ?? ?aBcdB6= c o s c o s( )26= c o s c o s( )2EitXEi I tX? ? ?? ? ?? ?????? ? ? ??? () 其 中 ， BX 為 交流側(cè)電抗， BB=XL? 。 另外， 根據(jù)圖 可以得到如下關(guān)系式： ? ?d B6= c o s c o s ( )2 EItX ? ? ??? () 其 中 ， ? 為 換相重疊角。 經(jīng)過以上分析計算 ，交流側(cè)電流各段時間的表達(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（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)。 由 式 和 式 可得如下結(jié)論： 交流側(cè) 電流中除 含有 基波外，仍然只含有 61k? (k為正整數(shù) )次諧波 。 計及直流側(cè)電流脈動時的 情形 考慮 直流側(cè)電流的脈動，即考慮直流側(cè)電感量為有限值。這里又分為是否忽略換相過程這兩種情況，以下將以三相橋式 全控 整流電路為例，分別 推導(dǎo)一種近似計算交流側(cè)電流 諧波的 公式 。