《变流器运行》PPT课件.ppt

1、2-1,第2章 变流器运行,本章分析既可工作在可控整流状态又可工作在有源逆变状态的变流器中交流供电电源阻抗的影响、谐波、电源的功率因数以及电能从直流负载端向交流供电端相反方向变换即有源逆变等问题。,2-2,由于电源电感引起的换流时间所对应的电角度称为换流重叠角，用表示。 换流重叠角是换流开始到换流过程结束所占的电角度。,21.换流重叠角,2-3,22.有源逆变,在电力电子技术中，把直流电能变换为交流电能称为逆变。逆变分有源逆变（交流侧是供电电源）和无源逆变（交流侧是具体用电设备）。 全控整流电路既能工作在整流方式，又能工作在有源逆变方式，即电路在一定条件下，电能从AC变为DC；在另外条件下，电

2、能又可从DC返回AC。 本节只讨论有源逆变。,2-4,通过上述分析，可知有源逆变产生的条件为：,（1）.负载侧存在一个直流电源E，由它提供能量，其电势极性与变流器的整流电压相反，对晶闸管为正向偏置电压； （2）.变流器在其直流侧输出应有一个与原整流电压极性相反的逆变电压Ud。其平均值UdE，以吸收能量，并将其能量馈送给交流电源。,2.2.1.有源逆变产生的条件,2-5,2.4. 谐波,本节将讨论各种波形的谐波分量分析方法，并讨论谐波对负载及电源的影响。,2.4.1 谐波分析,谐波分析的数学基础是富里叶级数（Fourier series）：,2-6,2.4.2.负载谐波的影响,在整流电路中，负载

3、直流电压包含有谐波分量，负载电压含谐波的最低次数为p（p为在电源一周内的脉动数），此外还有np次谐波（n=l，2，）。 可控整流电路中的谐波分量比不可控整流电路中的谐波分量要高。且谐波成分与电路及负载性质有关。一般说来，谐波次数越高，其谐波分量越小。 负载谐波的存在将产生如下不良影响： 1）.使供电电源电压及电流波形畸变;,2-7,供电电源波形畸变不但殃及电网的其他用户而且也殃及装置本身。,2-8,2）.使损耗增加，功率因数下降 对负载是直流电动机来说，谐波不能产生负载转矩，它是在电源和负载之间流动的无功电流，无疑是增加了电路损耗，无功电流的存在必然使电路功率因数下降。 3）.产生射频干扰.,

4、2-9,2.4.3.电源中谐波的影响,l）殃及与电网连接的其他用户 晶闸管装置负载中谐波电流的存在，必然要影响电源的波形，这些谐波电流在电源回路中将引起阻抗压降，因此，电源电压也含有高次谐波。这样整流装置对电源来说是一个谐波源。,2-10,2）.产生中线电流,在带中线的三相星形连接电路中，3次谐波或3的整数倍次谐波电流分量因同相位将在其连接中线（零线）流过。,2-11,3）.影响电力系统的正常运行,由于谐波的存在，有可能对某次谐波产生共振，加剧电压或电流的畸变，使电力系统中的保护继电器和断路器产生误动作；,2-12,4）.使测量仪表的精度降低,电力设备中的电流、电压测量仪表都是用来测量正弦交流

5、电或恒定直流电压的，谐波的介入，必然使得电表指示产生偏差，影响仪表的指示精度。,2-13,2.5.功率因数,在正弦交流电路中，交流电压和交流电流均为同频率的正弦波，电路的功率因数（Power factor）定义为有功功率与视在功率之比。 在可控整流电路中，送到整流电路去的是正弦波交流电压u2，但流过的交流电流i2却不是正弦波，而且延迟角还影响其电流相对于电压的相位。 因此在可控整流电路中，电流相对于电压的相位差，不仅与负载的性质有关，还与触发延迟角有关。而且电流波形不是正弦波，它除基波分量外，还包含有各次谐波，,2.5.1.功率因数的基本概念,2-14,另外，有功功率只能由与电源电压同频率的正弦电流，即基波电流来产生。电流中的高次谐波与电压不产生有功功率。 当电流i2中含有谐波分量时，它的有效值就要比基波分量的有效值大，因此，在计算功率因数时，不能用含有谐波分量的电流有效值，必须用它的基波分量有效值。 设u2是正弦波，电流i2的基波为i21 ，2是基波电流与u2的相位差，则可控整流时的功率： P= U2I21 cos2,2-15,可控整流电路的功率因数：,式中I21/