电力电子技术(12) |
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目录 引言 2.5.1 谐波和无功功率分析基础 1)谐波 2)功率因数 2.5.2 带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析 1)单相桥式全控整流电路 2)三相桥式全控整流电路(相对于单相,功率要大一些) 2.5.3 电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析 1)单相桥式不可控整流电路 2)三相桥式不可控整流电路 2.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析 引言随着电力电子技术的发展,其应用日益广泛,由此带来的谐波和无功问题日益严重,引起了关注。 无功的危害: 导致设备容量增加。使设备和线路的损耗增加。线路压降增大,冲击性负载使电压剧烈波动。谐波的危害: 降低设备的效率。影响用电设备的正常工作。引起电网局部的谐振,使谐波放大,加剧危害。导致继电保护和自动装置的误动作。对通信系统造成干扰。2.5.1 谐波和无功功率分析基础 1)谐波 正弦波电压可表示为: 对于非正弦波电压,满足狄里赫利条件,可分解为傅里叶级数: 基波——频率与工频相同的分量 谐波——频率为基波频率大于1整数倍的分量 谐波次数——谐波频率和基波频率的整数比 n次谐波电流含有率以 电流谐波总畸变率
正弦电路中(电压和电流波形均为正弦波)的情况: 电路的有功功率就是其平均功率: 视在功率为电压、电流有效值的乘积,即 无功功率定义为: 功率因数 此时无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间有如下关系: 功率因数是由电压和电流的相位差 非正弦电路中的情况: 有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同,功率因数仍由式 不考虑电压畸变(实际情况电压畸变很小,电流畸变较大),研究电压为正弦波、电流为非正弦波的情况有很大的实际意义。 非正弦电路的有功功率: 功率因数为: 功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个因数共同决定的。 非正弦电路的无功功率: 定义很多,但尚无被广泛接受的科学而权威的定义。 一种简单的定义是: 忽略电压中的谐波时,也可定义无功功率: 在非正弦情况下,
忽略换相过程和电流脉动,带阻感负载,直流电感L为足够大,电流 变压器二次侧(交流侧)电流谐波分析:
功率因数计算: 基波电流有效值为:
电流基波与电压的相位差就等于控制角 所以,功率因数为: 阻感负载负载,忽略换相过程和电流脉动,直流电感L为足够大。
以 变压器二次侧电流谐波分析: 电流基波和各次谐波有效值分别为: 功率因数计算: 基波因数: 位移因数仍为: 功率因数为: 实用的单相不可控整流电路采用感容滤波。 电容滤波的单相不可控整流电路交流侧谐波组成有如下规律: 谐波次数为奇次。谐波次数越高,谐波幅值越小。谐波与基波的关系是不固定的。关于功率因数的结论如下: 位移因数接近1,轻载超前(电流相位相对于电压相位的关系),重载滞后。谐波大小受负载和谐波电感的影响。 2)三相桥式不可控整流电路实际应用的电容滤波三相不可控整流电路中通常有滤波电感。 交流侧谐波组成有如下规律: 谐波次数为关于功率因数的结论如下: 位移因数通常是滞后的,但与单相时相比,位移因数更接近1。随负载加重(整流电路的输出电压中主要成分为直流,同时包含各种频率的谐波(输出电压波形是脉动的),这些谐波对于负载的工作是不利的。
整流电压、电流中的谐波有如下规律: m脉波整流电压
整流电压谐波的一般表达式十分复杂,下面只说明谐波电压与 以n为参变量,n次谐波幅值对 ![]() |
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