【正文】 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 。 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。 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 假設電源為三相平衡正弦電壓，取 VT6 導通，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。本 文 以三相 橋式 全控 整流電路為 例 進行 分析推導 。 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。 根據(jù)式 可得出如下結(jié)論：電流中 =3nk次的 諧波 不存在 。設 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)一表達式。 a 相電流正、負半波均是底為 180?? ? ，高為 Id 的方波，正、負半波間隔分別為 ?? 60?與 +? 60?，整流電壓和直流側(cè)電流波形如圖 (b)所示。當 ? ? 60?時，整流電壓波形不再連續(xù)，由于電感的作用，負載電流仍為持續(xù)的恒穩(wěn)直流，晶閘管和二極管在 每個周期內(nèi)導通 180?? ? ，其余時間為續(xù)流二極管導通以維持負載電流連續(xù)。 在 ? 較大時，為 完善電路工作性能，有時在負載端接 續(xù)流二極管，其電路如 圖 (b)所示。當 ? 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)脈沖才能導通換相，而共陽極的二極管則在自然換相點處換相。為控制方便，共陰極組采用晶閘管，共陽極采用二極管。 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)。以一 相 電流為例， 則交流側(cè)相電流是 正負半周各 為120?的方波，正負半波間隔為 60?[3]。設電源為三相正序平衡電源。 i+id LdRe 圖 單相 不控整流電路 該電路實際上就是單相全控整流電路在 ? =0?時的工作狀態(tài)，根據(jù)式 可知，交流側(cè)電流諧波含量與延遲觸發(fā)角 ? 無關(guān)，則可以得出單相 橋式 不控整流電路的交流側(cè)電流基波和各次諧波有效值與單相 橋式 全控整流電路的相同，表達式如下所示： 1dd22π22 ( 1 , 3 , 5 , )πnIII I nn? ????? ? ? ????? (2) 三相橋式整流電路 ① 全控整流電路 忽略換相過程和電流脈動時阻感負載的三相橋式整流電路如圖 所示。 由 式 和 式 可 得到簡單的結(jié)論：電流中除基波外也 含有奇 數(shù) 次諧波，各次諧蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 6 波的有效值不再與諧波次數(shù)成反比，而是與延遲觸發(fā)角 ? 有關(guān)。因此，其基波和各次諧波有效值也必然是由 ? 決定的 [2]。得出 整流電壓蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 5 ud、電流 id 及交流側(cè)電流 i 的波形如 圖 (b)所示。此階段， ud =0，不像全控橋電路出現(xiàn) ud 為負的情況 。 假設電路已經(jīng)工作在穩(wěn)態(tài)， t? =? 時刻晶閘管 VT1 加觸發(fā)脈沖，電源電壓經(jīng) VT1 和 VD4 向負載供電，當電源電壓過零變負時，因電感作用使電流連續(xù)， VT1 繼續(xù)導通。 電源電壓仍然為式 表示的正弦電壓。 i+id LdRe OuaIdOi?t?tId (a) 電路 (b) 波形 圖 單相全控整流電路及 相應 波形 將電流 i 分 解為傅立葉級數(shù)，可得： dd1 , 3 , 5 , 1 , 3 , 5 ,4 1 1( sin sin 3 sin 5 )π 3541= sin 2 sinπ nnni I t t tI n t I n tn? ? ?????? ??? ? ???? ? ? ? ?????? () 其中，基波和各次諧波有效值為： d22πnIIn? ( 1,3,5, )n? ??? () 根據(jù)式 和式 可知，電流中除基波外僅含有奇 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)。得到整流電壓 ud、電流 id 及交流側(cè)電流 i 的波形如圖 (b)所示。并設電源為 正弦電壓 ： m s i n ( ) 2 s i n ( )e E t E t? ? ? ?? ? ? ? () 其中， Em、 E 分別為 電源電壓的幅值和有效值 ； ? 為觸發(fā)延遲角。本 文 將 對上述 各種條件 下的橋式整流電路 做詳細 的諧波 分析 。 隨著工程實際對更精確分析結(jié)果的需求，考慮各種非理想情況的分析方法相繼被提出。早期的分析大多忽略交流側(cè)電抗引起的換相過程的影響，以及直流側(cè)電感量不足而引起的直流電源脈動的影響，即假定交流側(cè)電抗為零，而直流側(cè)電感 為無窮大。以上公式及定義均以非正弦電壓為例，對于非正弦電流的情況也完全適用，把 其中的電壓量換成相應的電流量即可 。當然，非正弦電壓施加在線性電路上時，電流也是非正弦波。 式 表示的 正弦波電壓施加在線性無源元件電阻、電感和電容上，其電流和電壓分別為比例、積分和微分 的 關(guān)系，仍為同頻率的正弦波。 諧波 概述 在 供 、 用電 系統(tǒng)中 ，通常總是希望交流電壓和交流電流呈正弦波形。 從電網(wǎng)交流側(cè) 來看，電力電子裝置的輸入端可能是以下幾種電路之一：整流電路，交流調(diào)壓電路，或者周波變 頻 電路 （ 即交 — 交變頻電路 ） 。因此，對電力電子 裝置所產(chǎn)生的諧波的分析和計算是諧波研究的一個重要方面。用MATLAB 軟件 編寫 GUI(Graphical User Interface,用戶圖形界面 )，實現(xiàn)對諧波分析結(jié)果的可視化輸出。在此基礎上，以三相 橋式全 控整流電路為例，分析在考慮換相過程和直流側(cè)電流脈動時 的 諧波 電流 含量情況。 近年來，國內(nèi)外有關(guān)諧波的研究十分活躍，每年都有大量的論文發(fā)表，這一方面說明了這一研究的重要性，另一方面也預示著這一領域的研究將會取得重大突破。隨著工程實際對更精確分析結(jié)果的需求，考慮各種非理想情況的分析方法相繼被提出。 論文 研究現(xiàn)狀 有關(guān)電力電子裝置的諧波分析的研究，早期的分析大多忽略交流側(cè)電抗引起的換相過程的影響，以及直流側(cè)電感量不足而引起的直流電源脈動的影響，即假定交流側(cè)電抗為零，而直流側(cè)電 感無窮大。 有關(guān)諧波問題的研究 可以劃分為以下四個方面： 一、 與諧波有關(guān)的功率定義和功率理論的研究； 二、 諧波分析以及諧波影響和危害的分析； 三、 諧波的補償和抑制； 四、與諧波有關(guān)的測量問題和限制諧波的標準的研究。隨著近幾十年來科學技術(shù)的不斷發(fā)展，在電力系統(tǒng)中很多電力設備的應用，出現(xiàn)了大量的非線性負荷以及供電系統(tǒng)本身存在非線性元件使得電力系統(tǒng)中的電壓波形畸變越來越嚴重，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定造成了很大的危害。 最后， 利用 MATLAB 軟件編寫 了諧波電流計算界面 ，實現(xiàn) 了諧波含量數(shù)據(jù)的 可視化輸出。 其次，以 MATLAB/Simulink 軟件 作為仿真平臺， 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 ，交流側(cè)電流 中的 諧波含量，且將理論計算數(shù)據(jù)與仿真分析數(shù)據(jù) 進行 對比，其誤差在可控范圍內(nèi) 。 首先， 本文 從理論上 對 帶阻感負載的 橋式整流 電路 進行諧波分析， 主要包括單相 和三相橋式 全控、半控和不控 整流電路 ， 推導 其 在忽略換相過程和直流側(cè)電流脈動時 交流側(cè)電流中基波和各次諧波有效值的表達式 。蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） I 電力電子裝置的諧波分析 摘 要 近幾十年來，由于電力電子裝置的廣泛 應 用，公用電網(wǎng)的諧波污染日益嚴重，由諧波引起的各種故障和事故不斷發(fā)生，如何有效的計算諧波，檢測諧波，抑制諧波和提高電能質(zhì)量已成為電力系統(tǒng)的一個研究熱點 。因此，對電力電子裝置進行諧波分析具有重要意義。 在此基礎上， 進一步 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)電流脈動時 的諧波含量。 結(jié)果表明， 采用仿真工具，驗證了本文理論分析的正確性。 關(guān)鍵詞： 橋式整流電路 ； 諧波計算 ； 仿真 分析；可視化界面 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） II Abstract Harmonics pollution of the utility grid has bee more and more serious as the wider use of various power electronic devices in recent years. And it results in power quality drops and accidents happen. How to effectively restrain harmonics and improve the quality of electric power system has bee a hotspot. Therefore, it is a great significance to analyze the harmonic of power electronic devices. Firstly, the harmonic of rectifier bridge device is analyzed content on resistive inductive load in theory, including singlephase and threephase fullcontrolled bridge, semicontrolled and noncontrolled rectifier circuit, and it derives the AC side current expression of the fundamental and harmonic valid values of those bridge rectifier harmonic on ignoring forphase process and the DC current ripple. On this basis, this paper analyzes of the harmonic content of the three fullcontrolled rectifier bridge in considering the mutation process and the DC current pulse move forward a single step. Secondly, the singlephase and threephase bridge is built with controlling rectifier ci