变压器漏感对整流电路的影响

1、2.3变压器漏感对整流电路的影响考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，该漏感可用一个集中的电感 LB 表示。现以三相半波为例，然后将其结论推广。图 2-25考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形VT1 换相至VT2 的过程：因 a、b 两相均有漏感，故 ia、ib 均不能突变。于是 VT1 和 VT2 同时导通，相当于将 a、b 两相短路，在两相组成的回路中产生环流 ik。ik=ib 是逐渐增大的，而 ia=Id-ik 是逐渐减小的。当 ik 增大到等于 Id 时，ia=0，VT1 关断,换流过程结束。换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度 g 表示。换相过程中，整流电压 ud 为同

2、时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值。换相压降与不考虑变压器漏感时相比，ud 平均值降低的多少。换相重叠角的计算由上述推导过程，可求得： 随其它参数变化的规律：（1） Id 越大则 越大；（2） XB 越大 越大；（3） 当 a90时，a 越小 越大变压器漏抗对各种整流电路的影响如下：表 2-2各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算注：单相全控桥电路流 ik 是从-Id 变为 Id。本表所列通用公式不适用；三相桥等效为相电压等于3U 2的 6 脉波整流电路，故其 m=6，相电压按3U 2 代入。变压器漏感对整流电路影响的一些结论:1)2)3)出现换相重叠角 g ，整流输出电压平均值 U

3、d 降低。整流电路的工作状态增多。晶闸管的 di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通。 有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的 di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的 du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。4)2.5整流电路的谐波和功率因数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(harmonics)和无功(reactivepower)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，

4、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。1） 谐波正弦波电压可表示为：u(t) =2U sin(wt + ju )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（fundamental）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2） 功率因数（1）正弦电路中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 S=UI（2-60）（2-61）无功功率定义为：Q=U I sinj功率因数 l 定义为有功功率 P 和视在功率 S 的比值：此时无功功率 Q 与有功功率 P、视在功

5、率 S 之间有如下关系：功率因数是由电压和电流的相位差j 决定的： l = cosj （2-64）（1）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l = P 定义。不考虑电压畸变，研究电压为正弦波、电流为非正弦波的情况有很大的实S际意义。非正弦电路的有功功率 ： P = UI1 cosj1（2-65）PUI1 cosj1I1功率因数为： l =cosj1 = n cosj1（2-66）SUII基波因数n =I1 / I，即基波电流有效值和总电流有效值之比位移因数（基波功率因数） cosj1功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个因素共同决定的。非正弦

6、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。一种简单的定义是仿照式（2-63）给出的：Q =S 2 - P 2无功功率 Q 反映了能量的（2-67）和交换，目前被较广泛的接受。也可仿照式（2-61）定义无功功率，为和式（2-67）区别，采用符号 Qf，忽略电压中的谐波= UI1 sin j1时有： Qf(2-68）在非正弦情况下， S 2 P 2 + Q 2，因此引入畸变功率 D，使得：f= P 2 + Q 2 + D 2S 2（2-69）fQ f 为由基波电流所产生的无功功率，D 是谐波电生的无功功率。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

7、整流电路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 i2 的波形见图 2-6）图 2-6电流波形变压器二次侧电流谐波分析：电流中仅含奇次谐波。各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。功率因数计算= 2 2 I基波电流有效值为（2-74）I1pdi2 的有效值 I= Id，结合式（2-74）可得基波因数为n = I1= 2 2 0.9Ip（2-75）电流基波与电压的相位差就等于控制角a ，故位移因数为l1 = cosj1 = cosa所以，功率因数为（2-76）l =nl = I1 cosj= 22 cosa 0.9 cosa（2-77）11p

8、I2）三相桥式全控整流电路阻感负载，忽略换相过程和电流脉动，直流电感 L 为足够大。以a =30为例，此时，电流为正负半周各 120的方波，其有效值与直流电流的关系为：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电流中仅含 6k1（k 为正整数）次谐波。各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。功率因数计算基波因数：位移因数仍为：功率因数为：2.5.4整流输出电压和电流的谐波分析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，这些谐波对于负载的工作是不利的。a =0时，m 脉波整流电路的整流电压和整流电流的谐波分析。整流输出电压谐波分析整流输

9、出电流谐波分析图 2-33a =0时，m 脉波整流电路的整流电压波形a =0时整流电压、电流中的谐波有如下规律：1)m 脉波整流电压 ud0 的谐波次数为 mk（k=1，2，3.）次，即 m 的倍数次；整流电流的谐波由整流电压的谐波决定，也为 mk 次。当 m 一定时，随谐波次数增大，谐波幅值迅速减小，表明最低次（m 次）谐波是最主要的，其它次数的谐波相对较少；当负载中有电感时，负载电流谐波幅值 dn 的减小更为迅速。m 增加时，最低次谐波次数增大，且幅值迅速减小，电压纹波因数迅速下降。2)3)a 不为 0时的情况：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a 角的关系。以 n 为参变量，n 次谐波幅值对a的关系如图 2-34 所示：0.3n=60.2n=12n=180.1030 6