第三章-非正弦周期电路分析.ppt

1、第三章非正弦周期电路的基本概念，星形连接，负载吸收有效功率为：下一页，上一页，上一页，下一页，上一页，上一页，下一页，下一页，上一页，下一页，也就是说，系统参照点可以是任意点，例如使用端点3作为参照点。下、上、后、三章非正弦周期电路的基本概念；3.1正弦稳态过程的功率定义；一有效功率；单相系统；三相对称系统；两相功率；单相系统；三相对称系统；下、上、后、三章非正弦周期电路的基本概念；三章非正弦周期电路j表示线路电压和线路电流之间的相位差。下页，后退，三章非正弦周期电路的基本概念，3.2正弦电压源在激励下的电力电子技术应用，例如稳态过程，在周期性电子开关操作期间系统的电压、电流稳定工作，但此时的

2、电压、电流不是理想正弦波，而是周期性的非正弦。“稳态”过程，非正弦稳态运行过程在电力电子技术应用中的应用。下页，后退，第三章非正弦周期电路的基本概念，交流系统的电压是理想正弦波，电流是理想正弦波，u是理想正弦波电压，下标“1”表示周期性扭曲电流的基本组件，前面的功率表达式可以替换为：1有效功率，单相系统，三相对称系统，下一页，上，后，第三章非正弦周期回路的基本概念，双视功率，单相系统，三相对称系统，三无功，单相系统，三相对称系统，下一页，上，后，第三章非正弦周期回路扭曲可以用基波和几个谐波分量来表示。进行谐波分析时，经常使用术语“正交”。下一页，上一页，第三章非正弦周期电路的基本概念，n周期函

3、数f1(t)，fn(t)，满足以下条件时：函数互垂，表达式表示的功率之间的正交性导致表达式转换为下一页，上，下一页，第三章非正弦周期总谐波电流也可以转换为：In=D/U总电流I、基本电流I1和谐波电流In之间的关系如下：电流表达式如下：下、上、后、三章非正弦周期电路的基本概念，基本电流为g=i1/i100，谐波电流为：谐波电流包括：谐波电流与总功率因数的关系如下：第三章非正弦周期电路的基本概念，3.3稳态过程计算中需要注意的一些问题，3.3.1单相负载，交流电源设置周期为t时ul (t)=ul (t) il (t)=il (t)，电压的有效值为：电流的有效值为：下页、上页、后页、第三章非正弦周

4、期电路的基本概念，功率如下：SL=UL。IL，有效功率为：符合相关函数：从属功率，有效功率计算表达式包含不等式：下，上，后，三章非正弦周期回路的基本概念，电压，电流有效值和表面功率自下而上：(无相位差)，功率因数(始终小于或等于1)，ILQ(t):无功电流组件，g:电导g的选择可以合成有效电流组件可以传递的所有有效功率：下，上，上，后，三章非正弦周期电路的基本概念，电导g可以是：无功电流组件的瞬时表达可以合成有效电流和无功电流组件的瞬时表达。弗雷德茨分解原理图。下页，上，下，第三章非正弦周期电路的基本概念、有效电流组件和无效电流组件是时间的函数，可以在此处获得：格式：uL和iLQ相互正交，因此

5、iLp和iLQ相互正交。上、后、三章非正弦周期电路的基本概念可以根据前面每个公式的基本概念来知道：根据正交原理，上面的最后一项是0，因此：即：格式，QL=ULILQ，下一页，上、后，第三章非正弦周期电路的基本概念，以及电流元件iLP和iLQ也可以进一步分解，分解方法始终保持每个元件相互垂直。基准无效电流组件包括：导纳y为：基准无功元件QL1包括：上、后、三章非正弦周期电路的基本概念、无功电流元件与正弦波、基准电压元件的90阶以及上述各种电流元件正交，因此基准电流的无功功率为：扭曲功率：每个功率之间的关系如下：纯弦电路的功率表达式是非正弦电路(电压仍然是纯正弦波)功率计算公式的特殊示例。下页，后

6、退，第三章非正弦周期电路的基本概念，3.3.2多相系统，所有多相系统变量之间的关系可以用三相系统来解释。计算方程式中每个部分的有效功率之和。也就是说，表达式中的“0”表示参照点。“m”表示步骤的符号。三相三线制(零制)为：下、上、后、三章非正弦周期电路的基本概念，对于不对称系统，根据功率计算为电压和电流。三个零系统电压值与电压的参考点选择相关，具体取决于功率的计算值。电压有效值为：电流有效值包括：根据，功率如下：S=UCIC，优点：不对称系统可以对称计算。缺点：计算值有点大。下页，后退，第三章非正弦周期电路的基本概念，例如，假设图中的三个电压U1N、U2N和U3N是对称的，是理想正弦波。根据上

7、述计算公式，有效功率为：下、上、后、三章非正弦周期电路的基本概念，德文布鲁克提出总表观功率可以分解为对称元件s和不对称元件s，其关系如下：三相系统的对称组件部分可以分解为不对称系统功率的分解对表面功率、有效功率、无功功率两个组件：对称和不对称。下页，后退，三章非正弦周期电路的基本概念，3.4电压整流整流电路，网络转换器整流器的系统输入电压为正弦波，所有完全控制整流器不仅从系统中吸收有效功率，还吸收失真功率和延迟无功功率。当然，如果使用适当的控制策略，完全控制适配器也可以释放无功功率。下页，上，三章非正弦周期电路的基本概念，3.4.1单相桥，单相负载结构，理想状态单相传播整流电路交流侧电压，电流

8、波形，下页，上，三章非正弦周期电路的基本概念，根据功率S=UI=UId，下输出直流电压： m=0，2，4，6，8，下一页，上，下，三章非正弦周期电路的基本概念，3.4.2三相桥式整流电路，三个负载和交流电网连接，理想的三相全波整流电路交流侧电压，电流波形，下，上，上，后，下，下、后、三章非正弦周期回路的基本概念与单相整流桥道路相同，但电流没有3和3的倍数n=1，5，7，11，13，17，19.直流电压的谐波m=0，6，12，18.直流电流的谐波数：m=KP，k=0，1，2，3，交流侧电流的谐波数n=kp1，k=1，2，3，在上角中，p是每个周期的脉冲数。桥式整流电路的特性频率、下一页、上一页、

9、下一页、下三章非正弦周期电路的基本概念、3.5稳态定义、稳态、电路的波形重复到特定周期t。下页，后退，三章非正弦周期电路的基本概念，3.6平均功率和电流有效值，瞬时功率从电路的一端(子电路1)流向电路的另一端(子电路2)，即表达式中的u和I分别是瞬时电压和瞬时电流。下页，后退，第三章非正弦周期电路的基本概念，当电路正常时，u和I的波形随时间重复为t，通过电路的平均功率仅包含子电路1，子电路2，I，图中包含电阻负载，并且根据电阻系数定律存在，以上项目可以如下替代，下页，后退，后退假设非正弦周期电流I可以分解成傅立叶级数：上述比较电流的有效值为：下，上，上，后，三章非正弦周期电路的基本概念，置换式

10、，此电流的有效值为： 如果电流是直流电，则以下两者是相同的：Pav=RI2，下，上，后，三章非正弦周期电路的基本概念，电流的有效值：电压的有效值：或，解决方案，下，上，后，三章非正弦周期电路的基本概念，电阻消耗的平均值，u和I的波形也如图所示，下页、上页、后页、三章非正弦周期电路的基本概念，3.7.1矢量图表示，围绕电压和电流相同的水平轴旋转，旋转的角速度相同，但肖像角度不同。每个频率的旋转方向是逆时针方向的正方向。电压和电流的矢量通常用有效值表示，在某些情况下用峰值表示。数学表达式是：下、上、后、三章非正弦周期回路的基本概念，图中的矢量图显示了电压矢量初始相位角度为零时的位置。在自下而上u和

11、I是工作频率w的情况下，相当于阻抗所在的电压和电流，它们之间的关系是下一个、上、上、下、下、三章非正弦周期电路的基本概念、3.7.2有效功率、无功功率和功率因数、复速功率为：功率因数、复速度、S=UI单位：伏安(V.A)有效功率为：P=ReS=UIcosj电流活动部分： Ip=Icosj电流无功功率部分3360 Iq=Isinj，下一页，后退，第三章非正弦周期电路的基本概念，随时间变化的电流活动部分：随时间变化的电流无功功率部分3:P2的平均值为0。对Ip能量传输有用的Iq在能量传输中不起作用。下一步，上、后、三章非正弦周期电路的基本概念，复合功率如下。S=P jQ，感应功率为：感应功率为无功

12、，感应吸收为正无功，电容吸收无功，电容补偿无功，容量生成无功，下一页，页，后退，三章非正弦周期电路的基本概念，功率因数，负载消耗电路有效功率的量表功率因数没有尺寸。理想情况下，功率因数1.0具有电路中的电流只有有效元件，没有无效元件，此时电流达到保证负载输出时的最小值，电力电子装置的负载的功率损失也降到最低。下页，后退，第3章非正弦周期电路的基本概念，120V，50Hz交流电源的感应负载。已知地壳负载下消耗的功率为1千瓦，功率因数为0.8。要将电路的总功率因数提高到0.95(延迟)，请并行计算需要多少电容。解决方案，复合电源：并行电容消耗的无功功率为-jQc，下一页，上，后，三章非正弦周期电路

13、的基本概念，由于静电的电流领先于90，电源的总复合功率为。因为平行电容后电路的总功率因数为0.95(磁滞)，下一页，上一页，上一页，后一页，三章非正弦周期电路的基本概念，所以下一页，上，后一页，三章非正弦周期电路的基本概念，3.7.3相电路，假定三相电路的正顺序为a-b-cUab=Ua-Ub Uab=ULLe jp/6线路电压比相电压提前30以上，线路电压有效值为：基于单相电源的三相电源： Sphase=UI Pphase=UIcosj，返回下一页。第三章非正弦周期电路的基本概念，在三相平衡的情况下，三相总功率为：三相功率每三相功率的功率因数相同，cosj。如果三相工作电压和电流是非正弦电压和电流，只要回路处于平衡和稳态条件，三相总功率就可以基于单相计算。下页，后退，三章非正弦周期电路的基本概念，3.8非正弦周期电路分析，3.8.1非正弦周期信号，如果线性电路上有一个正弦电源或多个同频率电源同时工作，则电路各部分的稳态电压，电流是相同频率的正弦量。工程中常见的非正弦电源或信号及其作用的电路。，下页，后退，第三章非正弦周期电路的基本概念，电路具有非线性元件，在正弦电源的作用下，电路也产生了非正弦周期的电压和电流。如果电力网络中有整流装置，网络电流的波形就会扭曲。也