【正文】 輸出電壓平均值 電流平均值 輸出電流平均值 IR為： IR = Ud /R Id =IR 二極管電流 iD平均值為： ID = Id / 2=IR/ 2 二極管承受的電壓 （ 247） （ 248） （ 249） 22U空載時 ， 。 在設(shè)計時根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容 C值 ， 使 , 此時輸出電壓為： Ud≈ U2。 ud波形更平直 ， 電流 i2的上升段平緩了許多 ， 這對于電路的工作是有利的 。 當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時，由電容向負(fù)載放電， ud按指數(shù)規(guī)律下降。 3 由 “ 電壓下降速度相等 ” 的原則，可以確定臨界條件。 隨著負(fù)載的加重 ， 電流波形與電阻負(fù)載時的交流側(cè)電流波形逐漸接近 。 26U69 整流電路的諧波和功率因數(shù) 諧波和無功功率分析基礎(chǔ) 帶阻感負(fù)載時可控整流電路交流側(cè) 諧波和功率因數(shù)分析 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 整流輸出電壓和電流的諧波分析 70 整流電路的諧波和功率因數(shù) 無功的危害： 導(dǎo)致設(shè)備容量增加 。 線路壓降增大 ， 沖擊性負(fù)載使電壓劇烈波動 。 影響用電設(shè)備的正常工作 。 導(dǎo)致繼電保護和自動裝置的誤動作 。 71 諧波和無功功率分析基礎(chǔ) 1） 諧波 對于非正弦波電壓 ， 滿足狄里赫利條件 ， 可分解為傅里葉級數(shù) ： n次諧波電流含有率以 HRIn（ Harmonic Ratio for In） 表示 （ 257） 電流諧波總畸變率 THDi（ Total Harmonic distortion） 定義為 （ 258） %1001?? IIH R I nn%1001?? IIT H D hi正弦波電壓可表示為： )s i n (2)(utUtu jw ??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 72 諧波和無功功率分析基礎(chǔ) 2） 功率因數(shù) 正弦電路中的情況 電路的 有功功率 就是其 平均功率 ： ? ?? p jwp 20 c os)(2 1 UItui dP（ 259） 視在功率 為電壓、電流有效值的乘積，即 S=UI （ 260） 無功功率 定義為： Q=U I sinj （ 261） 功率因數(shù) l 定義為有功功率 P和視在功率 S的比值： SP?l（ 262） 此時無功功率 Q與有功功率 P、視在功率 S之間有如下關(guān)系： 222 QPS ??（ 263） 功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差 j 決定的 ： l =cos j （ 264） 73 諧波和無功功率分析基礎(chǔ) 非正弦電路中的情況 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 。 SP?l非正弦電路的有功功率 ： P=U I1 cosj1 （ 265） 功率因數(shù) 為 ： 11111 c o sc o sc o s jnjjl ????IIUIUISP（ 266） 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)） —— cosj 1 功率因數(shù)由 基波電流相移 和 電流波形畸變 這兩個因素共同決定的。 一種簡單的定義是仿照式 （ 263） 給出的： （ 267） 22 PSQ ??無功功率 Q反映了能量的流動和交換，目前被較廣泛的接受。 75 帶阻感負(fù)載時可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析 1) 單相橋式全控整流電路 忽略換相過程和電流脈動 ， 帶阻感負(fù)載 ， 直流電感 L為足夠大 （ 電流 i2的波形見圖 26） i 2 O w t d 21 , 3, 5 , 1 , 3, 5 ,4 1 1( sin sin 3 sin 5 )3541sin 2 sinnnni I t t tI n t I n tnw w wpwwp ??? ? ? ??? ??dd（ 272） 變壓器二次側(cè)電流諧波分析： pnIInd22? n=1,3,5,… （ 273） ? 電流中僅含奇次諧波 。 ? 電流基波和各次諧波有效值為： 76 帶阻感負(fù)載時可控整流電路 交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析 基波電流有效值為 （ 274） i2的有效值 I= Id， 結(jié)合式 （ 274） 可得基波因數(shù)為 （ 275） 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 （ 276） 所以，功率因數(shù)為 d122 IIp?n p? ? ?II1 2 2 0 9.aapjnll c o o s22c o s 111 ???? IIajl c o sc o s 11 ??（ 277） 功率因數(shù)計算 77 帶阻感負(fù)載時可控整流電路 交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析 2） 三相橋式全控整流電路 圖 223 三相橋式全控整流電路 帶阻感負(fù)載 a=30?時的波形 阻感負(fù)載 ， 忽略換相過程和電流脈動 ， 直流電感 L為足夠大 。 u d2 u d u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ w t O w O w t O w t O i d i a w t 1 u a u b u c d32 II ? （ 278） 78 帶阻感負(fù)載時可控整流電路 交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析 變壓器二次側(cè)電流諧波分析： 電流基波和各次諧波有效值分別為 ?????????????,3,2,1,16,66dd1kknInIIIn pp（ 280） 電流中僅含 6k?1（ k為正整數(shù) ） 次諧波 。 功率因數(shù)計算 基波因數(shù)： ??? pn II（ 281） 位移因數(shù)仍為： ajl c o sc o s 11 ??（ 282） 功率因數(shù)為： 1 0 . 9 5 5 c o sl n l a??（ 283） 79 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 1) 單相橋式不可控整流電路 實用的單相不可控整流電路采用感容濾波。 諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。 越大，則諧波越小。 諧波大小受負(fù)載和濾波電感的影響。 交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律 ： 諧波次數(shù)為 6k177。 諧波次數(shù)越高 ， 諧波幅值越小 。 關(guān)于功率因數(shù)的結(jié)論如下 ： 位移因數(shù)通常是滯后的 ,但與單相時相比 ,位移因數(shù)更接近 1。 81 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 ， 同時包含各種頻率的諧波 ， 這些諧波對于負(fù)載的工作是不利的 。 整流輸出電壓諧波分析 整流輸出電流諧波分析 電壓紋波因數(shù) 0.80.91圖2 330.81udw tOpmpm2 pmU220RudUUg ?82 整流輸出電壓和電流的諧波分析 a =0?時整流電壓、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 。 m增加時，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。 0 30 1 2 0 1 5 0 1 8 0600 . 10 . 20 . 390n =6n = 1 2n = 1 8a / ( 176。 a 從 90?~ 180?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 。引言 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路的特點： 適用于 低電壓 、 大電流 的場合。 可減少交流側(cè)輸入電流的諧波或提高功率因數(shù)，從而減小對供電電網(wǎng)的干擾。 二次側(cè)兩繞組的極性相反可 消除鐵芯的直流磁化 。 與三相橋式電路相比 ， 雙反星形電路的輸出電流可 大一倍 。 圖 236 雙反星形電路， a =0?時兩組整流電壓、電流波形 t w w t u d1 u a u b u c i a u d2 i a 39。 u a 39。 u c 39。 當(dāng)電壓平均值和瞬時值均相等時 ， 負(fù)載電流才能平均分配 。 該電壓加在 Lp上 ， 產(chǎn)生電流 ip， 它通過兩組星形自成回路 ， 不流到負(fù)載中去 ， 稱為 環(huán)流 或 平衡電流 。 89 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 ： 只能有一個晶閘管導(dǎo)電 ， 其余五管均阻斷 ， 每管最大導(dǎo)通角為 60o， 平均電流為 Id/6。 因晶閘管導(dǎo)電時間短 ， 變壓器利用率低 ， 極少采用 。 對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 。 d1d2p uuu ??)(212121 d2d1pd1pd2d uuUuuuu ??????（ 297） （ 298） 時 ， ub′ua， VT6導(dǎo)通 ， 此電流在流經(jīng) LP時 ， LP上要感應(yīng)一電動勢up， 其方向是要阻止電流增大 。 360 176。 u a 39。 u b 39。 時間推遲至 ub′與 ua的交點時 ， ub′ = ua ， 。 直到 uc′ ub′ ， 電流才從 VT6換至VT2。 每一組中的每一個晶閘管仍按三相半波的導(dǎo)電規(guī)律而各輪流導(dǎo)電 。 360 176。 u a 39。 u b 39。波形如圖 237 a。 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。 360 176。 u a 39。 u b 39。 輸出電壓波形與三相半波電路比較 ， 脈動程度減小了 ， 脈動頻率加大一倍 ， f=300Hz。 電阻負(fù)載 情況下 ， 移相范圍為120?。 90 ? a 。 30 ? a u d u d u d w t O w t O w t O u a u b u c u c 39。 u b 39。 u a 39。 u b u c u c 39。 u b 39。 當(dāng) U2相等時，雙反星形的 Ud是三相橋的 1/2，而 Id是三相橋的 2倍。 95 多重化整流電路 概述： 整流裝置功率進一步加大時 ， 所產(chǎn)生的諧波 、 無功功率等對電網(wǎng)的干擾也隨之加大 ， 為減輕干擾 ， 可采用 多重化整流電路 。 目標(biāo)： 移相多重聯(lián)結(jié) 減少交流側(cè)輸入電流諧波， 串聯(lián)多重整流電路 采用順序控制 可提高功率因數(shù)。 可減少輸入電流諧波，減小輸出電壓中的諧波并提高紋波頻率，因而可減小平波電抗器。 2個三相橋并聯(lián)而成的 12脈波整流電路 。