【正文】 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 參考文獻(xiàn) [1] 王兆安 ,楊軍 ,劉進(jìn)軍等 .諧波抑制和無功功率補(bǔ)償 (第二版 )[M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx:178. [2] 王兆安 ,劉進(jìn)軍 .電力電子技術(shù) (第五版 )[M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx:4773. [3] 王益紅 , 崔建明 ,王成義等 .三相全控橋整流電路諧波分析 [J].山東礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) ,1999,18(2): 120122. [4] 趙莉華 ,舒欣梅 .電力電子技術(shù) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx:98126. [5] 吳競昌 ,孫樹勤 .供電系統(tǒng)諧波 [M].北京 :水利水電出版社 ,1998:82106. [6] 饒麗華 ,牟龍華 .整流橋控制角和換相重疊角對諧波影響的分析 [J].電子測量技術(shù) ,20xx,31(1):8084. [7] L. G. accord on harmonics[J].IEE Electron Power,1995,13(15):567572. [8] A. D. Graham,E. T. harmonics of converters with DC motor loads[J].IEEE Trans Ind Appl,1983,19(1):8492. [9] 黃忠霖 ,黃京 .電力電子技術(shù)的 MATLAB 實(shí)踐 [M].北京 :國防工業(yè)出版社 ,20xx:231286. [10] 方杰 .三相橋式整流電路諧波電流檢測分析與仿真 [J].質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督研究 ,20xx,7(1):3033. [11] 陶海英 ,熊俊 .基于 MATLAB 的三相全控橋式整流 電路仿真分析 [J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) , 20xx,24(1):5355. [12] 羅華飛 .MATLAB GUI 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)手記 (第二版 )[M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,20xx:345420. 。 感謝我的同學(xué) 、 朋友 和 806 實(shí)驗(yàn)室的各位學(xué)長學(xué)姐 ，在我設(shè)計(jì)過程中給予我很多 資料和建議 ，還在論文的撰寫和排版過程中提供熱情的幫助。 在 圖書館查找資料時(shí)，圖書館的老師也給了我很多 方便 ，在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示衷心的感謝 ！ 感謝這篇設(shè)計(jì)所涉及到的各位學(xué)者。 X 老師 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和 細(xì)致的工作方法給了我極大的幫助和影響，并 指導(dǎo) 完成了論文 。 (2) 仿真分析可模擬 考慮 換相過程和直流脈動情況，提高諧波 仿真分析 的精確度。 (4) 對推導(dǎo)得出的諧波電流表達(dá)式， 設(shè)計(jì)編寫 了可視化界面 GUI， 實(shí)現(xiàn)了 諧波電流的可視化輸出。 相反，三相 橋式 半控整流電路比相應(yīng)的全控整流電路交流側(cè)諧波 含量 明顯增加。 利用計(jì)算機(jī)仿真，可以得到確定數(shù)值下的交流側(cè)電流的確切波形，得到交流側(cè)諧波電流的 真實(shí) 解，但無法寫出結(jié)果的解析表達(dá)式，無法反映交流側(cè)電流諧波與電路參數(shù)關(guān)系的規(guī)律 。 主要的結(jié)論 和成果 如下： (1) 理論分析得出的橋式整流電路交流電流諧波計(jì)算表達(dá)式，有部分是在理想的條件下推導(dǎo)出來的，與實(shí)際有一定的誤差 。 圖 GUI 界面 截圖 圖 界面退出 提示按鈕截圖 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 結(jié) 論 本文 采用傅立葉級數(shù) 方法 分析 推導(dǎo)了橋式整流電路在不同的工作條件下 交流側(cè)電流的諧波含有情況 ，并在此基礎(chǔ)上 研究了 三相 橋式 全控整流在考慮換相過程以及直流側(cè)脈動時(shí)的交流電路諧波含量 。 圖 界面輸入窗口 截圖 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 輸出的是該次諧波的有效值 。本文使用該軟件建立一個(gè)簡單的諧波電流計(jì)算界面，實(shí)現(xiàn)了諧波分析結(jié)果的可視化輸出。 說明 式 的推導(dǎo)是正確的。根據(jù)式 ，計(jì)算出三相 橋式 半控整流電路交流側(cè)基波和各次諧波有效值如表 所示。仿真分析得出各次諧波有效值的大小如表 所示。 直流側(cè)電流在 左右達(dá)到平衡， 取 開始的一 個(gè)周 期的交流側(cè)電流波形， 如圖 所示， 進(jìn)行 傅立葉 分解，得到 的 三相 橋式 半控整流電路交流側(cè)電流的 基波和各次諧波有效值如圖 所示 。 對 圖 所示的 模型仿真 ， 輸出的整流電壓如圖 所示 ， 從圖中可以看出，輸出電壓波形連續(xù)。 三相 橋式 半 控整流電路 根據(jù)圖 (a)所示的三相 橋式 半控整流電路 ， 搭建的 仿真模型如圖 所示， 仍然設(shè) 圖中 電源為工頻三相平衡電源，電壓有效值值為 220V， 負(fù)載： R=1? ， L=， 同步 6 脈沖設(shè)置與三相 橋式 全控整流電路仿真相同。 C o n t i n u o u sp o w e r g u ii+idi+iagABC+U n i v e r s a l B r i d g ev+Udv+U c aUcv+U b cU b v+U a bUaS c o p eRL0C o n s t a n t 130C o n s t a n ta lp h a _d e gABBCCAB lo c kp u ls e s6 P u l s e 圖 單相 全控整流橋電路仿真模型 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 對模型仿真 ， 整流輸出電壓 如 圖 所示， 與單相 橋式 全控整流電路仿真相似，直流側(cè)電流在 左右達(dá)到平衡， 取圖 所示的一個(gè)周期的交流側(cè)電流波形，進(jìn)行 傅立葉級數(shù)分析 ，得到如圖 所示的 基波和各次諧波有效值示意圖 。用同步 6 觸發(fā)脈沖給三相 橋式 全控整流電路輸入脈沖， Block 輸入為 0，表示 該裝置 輸出脈沖。 三相 橋式 整流 電路 的 仿真 三相 橋式 全 控整流電路 根據(jù)圖 所示的電路圖， 三 相橋式全控整流電路的仿真模型如圖 所示，圖中電源為三相平衡電源，有效值為 220V。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 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 根據(jù)表 的對比可知，理論 計(jì)算 與仿真 分析 相符合。用 powergui 模塊 分析諧波含量的同時(shí)，還能計(jì)算出各次諧波有效值的大小，在 表 中為仿真數(shù)值。 該仿真模型負(fù)載為大電感負(fù)載， 直流側(cè) 電流在 1s 左右 才 達(dá)到平衡， 對 交流側(cè) 電流進(jìn)行 諧波分析時(shí)， 取 開始的一個(gè)周期的 電流，如 圖 所示， 它是一個(gè)階梯方波，蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 用 powergui模塊進(jìn)行 傅立葉 級數(shù)分解 ，得到如圖 所示的 交流側(cè) 諧波電流有效值頻譜圖。 這是 由于二極管 的導(dǎo)通方式與晶閘管不同，晶閘管承受反向電壓還能導(dǎo)通，但二極管不能導(dǎo)通。 圖中電源電壓為工頻正弦 電源 ， 其中 負(fù)載 為 ： R=1? ， L=，觸發(fā)延遲角 =? 45?，觸發(fā)脈沖控制器 頻率 設(shè)置 為 50Hz，脈沖 1 的初相角時(shí)間設(shè)置為 ，脈沖 2 的初相角時(shí)間設(shè)置為 ，即可滿足觸發(fā)角 =? 45?。 這與式 分析 結(jié)果 相符合。 取 開始的一個(gè)周期的交流側(cè)電流波形如圖 所示 ， 用 powergui 分解為傅立 葉級數(shù) ，得到 基波和各次諧波有效值 如圖 所示 。 C o n t i n u o u sp o w e r g u ii+isi+id v+UdS c o p eRLP u l s eG e n e r a t o rgAB+O n e P h a s e B r i d g e1 2 0 V5 0 Hz 圖 單相 全控整流橋電路仿真模型 對仿真模型， 由于負(fù)載端是阻感負(fù)載， 在 左右 電流 才 達(dá)到平衡， 輸出整流電壓波形 連續(xù) ，如圖 所示 。利用 MATLAB 軟件中的 Simulink 仿真工具可實(shí)現(xiàn) 對 上述電路的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真 ，驗(yàn)證理論分析的合理性 [911]。 即 交流側(cè)電流 除 基波外，仍只含有 61k? 次諧波。 BB2π πsin sin c o s22 3 2 6ππ /2 1 sin( )32nnn n nrgII n????????????? () 其中， n=1 或 n=6k? 1， k 為正整數(shù)。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 Bdπ π π2 si n( ) ( ) si n( )6 2 3 3 2π π1 si n( )3 3 2I I i????? ? ? ?? ? ? ???????? () 再引入以 BI 為分母的電流紋波比 Br ，即 ： B B= ir I? () 則圖 所示的電流波形，即可用 式 和 式 以及 換相重疊角 ? 這三個(gè)量來表示。 BI 就是換相結(jié)束的時(shí)刻流過導(dǎo)通晶閘管的電流值。梯形波的斜邊就是對換相過程的較好近似。 (2) 計(jì)及換相過程 — GrahamSchonholzer 法 GrahamSchonholzer 法是在 Dobinson 法的基礎(chǔ)上，再 考慮 換相過程后提出來的 [8]。仍以 a 相電流的正半周為例 ，其表達(dá)式 如下 所示 ： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 d d dad d dπ0 ( 0 )6π π π7 .4 6 sin ( ) 7 .1 3 1 ( )6 6 2=π π 5 π7 .4 6 sin ( ) 7 .1 3 1 ( )6 2 65 π( π )60tI r t r tiI r t r tt??????????????? ? ? ? ???? ???????? ? ? ? ???? ???? ???? () 對式 進(jìn)行傅立 葉分解，可得： ? ?1 d d1 .1 0 2 + 0 .0 1 4I I r? () dddd6 . 4 6 7 . 1 311 0 0 ( ) ( 1 ) ( 6 1 )1 ( 1 , 2 , 3 , )6 . 4 6 7 . 1 311 0 0 ( ) ( 1 ) ( 6 1 )1knkrr nkn n nIkrr nkn n n? ? ? ? ? ??? ?? ? ????? ? ? ? ? ???? () 若計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，則表示相位差 180? ，取其絕對值即可。參照圖 ，電流紋波比的定義為 ： d d=ir I? () 其中， i? 為 電流波頭脈動的峰峰值。從圖 可以看出 Dobinson 法的基本思想就是用兩個(gè)正弦波頂上各 60?的波頭部分，疊加在 120?方波上面，來近似代表電流脈動的情況 [7]。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(jì)算交流側(cè)電流 諧波的 公式 。 由 式 和 式 可得如下結(jié)論：