電力電子裝置的諧波分析畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-03 04:37本頁面
【正文】 計(jì)及直流側(cè)電流脈動時的情形 123 電力電子裝置諧波電流的仿真分析 15 單相橋式整流電路的仿真 15 單相橋式全控整流電路 15 單相橋式半控整流電路 16 三相橋式整流電路的仿真 18 三相橋式全控整流電路 18 三相橋式半控整流電路 19 GUI界面 21結(jié) 論 23致 謝 24參考文獻(xiàn) 251 緒論 論文背景與意義一個理想的電力系統(tǒng)是以單一恒定頻率與規(guī)定幅值的穩(wěn)定的電壓供電[1]。其中電力電子裝置是造成諧波問題最主要的設(shè)備之一，應(yīng)用最為廣泛的橋式整流裝置在眾多領(lǐng)域使用，由此帶來的諧波問題日益嚴(yán)重，并引起廣泛的關(guān)注。本文將對諧波分析進(jìn)行研究。這樣交流側(cè)電流即為方波或階梯波，波形簡單，分析所得的結(jié)論清晰易記，直到現(xiàn)在仍被廣泛采用。最初是考慮換相過程的影響，后來是計(jì)及直流側(cè)電流脈動的情況，一直到將換相過程和電流脈動一起考慮，精確度越來越高。 論文的研究內(nèi)容與目標(biāo)本文研究的重點(diǎn)就是諧波的實(shí)時分析，對橋式整流裝置在不控、半控及全控的工作狀態(tài)進(jìn)行基波和各次諧波有效值的推導(dǎo)。使用MATLAB軟件中的Simulink工具模擬仿真，對比仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果，驗(yàn)證理論分析的正確性。2 電力電子裝置諧波電流的理論分析電力電子裝置已成為電力系統(tǒng)中的主要諧波源之一，而且消耗大量的無功功率。這對于評估某電力電子裝置對電網(wǎng)產(chǎn)生的危害和負(fù)擔(dān)、判斷是否需要設(shè)置補(bǔ)償裝置，以及補(bǔ)償裝置的具體設(shè)計(jì)都是非常重要的。本文主要研究橋式整流電路交流側(cè)的諧波電流含量情況。正弦波電壓可表示為： ()其中，U為電壓有效值；a為初相角；w為角頻率，f為頻率，T為周期。但當(dāng)正弦波電壓施加在非線性的電力電子裝置上時，電流就變?yōu)榉钦也?，非正弦電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降，會使電壓波形也變?yōu)榉钦也?。對于周期為T=360/w的非正弦電壓，一般滿足狄里赫利條件，可分解如下形式的傅立葉級數(shù)： ()其中，n=1,2,3或 ()其中，頻率與工頻相同的分量稱為基波，頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量稱為諧波，諧波次數(shù)為諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比。 電力電子裝置諧波電流分析由于長期以來阻感負(fù)載的整流電路曾一直是應(yīng)用最廣、數(shù)量最多的電力電子裝置之一，所以對阻感負(fù)載整流電路交流側(cè)諧波的分析一度是電力電子裝置諧波分析的主流工作，研究最充分，成果也最豐富。這樣交流側(cè)電流即為方波或階梯波，波形簡單，分析所得的結(jié)果清晰易記，直到現(xiàn)在仍被廣泛采用。最初是考慮換相過程的影響，后來是計(jì)及直流側(cè)電流脈動的情況，一直到將換相過程和電流脈動一起考慮，精確度越來越高，分析時所需的電路參數(shù)和已知條件也越來越多。 忽略換相過程的情形(1) 單相橋式整流電路① 全控整流電路忽略換相過程和直流側(cè)電流脈動，即假設(shè)交流側(cè)電抗為零，而直流電感為無窮大， (a)所示。假設(shè)電路工作已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，從=時刻加觸發(fā)脈沖，晶閘管導(dǎo)通，由于直流電感無窮大，負(fù)載電流不能突變，整流電壓可為負(fù)值。由圖可知，電流i為理想方波，其有效值I等于直流側(cè)電流平均值。② 半控整流電路仍然假設(shè)交流側(cè)電抗為零，而直流電感為無窮大， (a)所示。假設(shè)電路已經(jīng)工作在穩(wěn)態(tài)，=時刻晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，電源電壓經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電，當(dāng)電源電壓過零變負(fù)時，因電感作用使電流連續(xù)，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。此階段，ud =0，不像全控橋電路出現(xiàn)ud為負(fù)的情況。得出整流電壓ud、 (b)所示。因此，其基波和各次諧波有效值也必然是由決定的[2]。：電流中除基波外也含有奇數(shù)次諧波，各次諧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)。 單相不控整流電路該電路實(shí)際上就是單相全控整流電路在=0時的工作狀態(tài)，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(dá)式如下所示：(2) 三相橋式整流電路① 全控整流電路。設(shè)電源為三相正序平衡電源。 三相全控整流電路 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，可得： ()若以a相電壓過零點(diǎn)為時間零點(diǎn)，則有： ()，不論時間原點(diǎn)的位置取在哪里，因?yàn)椴ㄐ挝醋儯曰ê透鞔沃C波的幅值也不變，只是如果時間原點(diǎn)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。② 半控整流電路有時在工礦企業(yè)中采用比三相全控橋更為簡單的電路[4,5]， (a)所示，即用一組二極管代替一組晶閘管。當(dāng)=0，其工作方法與全控橋一樣。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，但正負(fù)半波間隔不再是60，而是60與60。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， (a)所示。即續(xù)流二極管導(dǎo)通時間為180。 (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 三相橋式半控整流電路(a) 60 (b) 60 三相橋式半控整流電路的電壓、電流波形以a相電流為例。 ()令n=1，： ()當(dāng)計(jì)算出的諧波電流為負(fù)值時，取其絕對值即可。除含有次的特征諧波外，電流中還含有的非特征諧波。 三相橋式不控整流電路，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： 計(jì)及換相過程的情形計(jì)及換相過程但忽略直流側(cè)電流脈動，就是考慮交
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