电力电子技术：3 整流电路3

1、第3章 整流电路（III）2目 录3.3 变压器漏感对整流电路的影响3.4 电容滤波的不可控整流电路3.5 整流电路的谐波和功率因数33.3 变压器漏感对整流电路的影响未考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响时，认为换相是瞬间完成的实际上变压器绕组总有漏感，电感阻碍电流的变化，换相过程不能瞬间完成，会持续一段时间该漏感可用一个集中的电感LB表示4变压器漏感对三相半波整流电路的影响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

2、减小的。当ik增大到等于Id时，ia = 0，VT1关断，换流过程结束。5变压器漏感对三相半波整流电路的影响换相重叠角：换相过程持续的时间，用电角度g 表示整流电压ud的瞬时值换相过程中，整流电压ud为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值6变压器漏感对三相半波整流电路的影响换相压降：与不考虑变压器漏感时相比，ud平均值降低的多少7换相重叠角g 的计算 8换相重叠角g 的计算当 时， g 随其它参数变化的规律 （1）Id 越大则g 越大； （2）XB 越大则g 越大； （3）当a90时， 越小则g 越大。9变压器漏感对各类整流电路的影响表3-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算注

3、：单相全控桥电路中，XB在一周期的两次换相中都起作用，等效为m=4 ； 三相桥等效为相电压等于 的6脉波整流电路，故其m=6，相电压按 代入。电路形式单相全波单相全控桥三相半波三相全控桥m脉波整流电路 10变压器漏感对整流电路影响的一些结论出现换相重叠角g ，整流输出电压平均值Ud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。11例 3-2三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5W，L=，U2

4、=220V，XB=0.3W，求Ud、Id、IVD、I2和g的值并作出ud、iVD1和i2a的波形。解: 三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路a=0o时的情况123.4 电容滤波的不可控整流电路将全控整流电路中的晶闸管换为整流二极管，变为不可控整流电路，也称二极管整流电路 在交直交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合中，不可控整流电路大量应用最常用的是单相桥式和三相桥式两种接法133.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路 基本工作过程u2 1谐波次数 谐波频率和基波频率的整数比25谐波n次谐波电流含有率以HRIn表示 In为第n次谐波电流有效值，I1为基波电流有效值。电流谐波总畸变

5、率THDi定义为Ih为总谐波电流有效值， 26功率因数正弦电路中的情况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功率因数l 定义为有功功率P和视在功率S的比值： 功率因数是由电压和电流的相位差j 决定：l=cosj 无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间有如下关系： 无功功率定义为： Q = U I sinj27功率因数非正弦电路中的情况公用电网中，通常电压的波形畸变很小，而电流波形的畸变可能很大。因此，不考虑电压畸变，研究电压波形为正弦波、电流波形为非正弦波的情况有很大的实际意义。有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同。28功率因数非正弦电路中的情

6、况设正弦波电压有效值为U，畸变电流有效值为I，基波电流有效值及与电压的相位差分别为I1和j1。这时有功功率为 P=U I1 cosj1功率因数为 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） cosj 129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：这样定义的无功功率Q反映了能量的流动和交换，目前被较广泛的接受，但该定义对无功功率的描述很粗糙。采用符号Qf定义为由基波电流所产生的无功功率，忽略电压中的谐波时有 Qf =UI1sinj1 在非正弦情况下， ，因此引入畸变功率D，表示由谐波电流产生的无功功率，使得：

7、303.5.2 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31单相桥式全控整流电路交流侧谐波分析变压器二次侧电流谐波分析电流基波和各次谐波有效值为 n=1, 3, 5, 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32单相桥式全控整流电路功率因数计算基波电流有效值为i2的有效值I = Id，可得基波因数为 电流基波与电压的相位差就等于控制角 ，故位移因数为 功率因数为333.5.2 带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析2.三相桥式全控整流电路阻感负载，忽略

8、换相过程和电流脉动，直流电感L为足够大以 =30为例，交流侧电压电流ia为正负半周各120的方波，其有效值与直流电流的关系为34三相桥式全控整流电路交流侧谐波分析 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35三相桥式全控整流电路功率因数计算基波因数为 电流基波与电压的相位差仍为 ，故位移因数仍为 功率因数为 363.5.3 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 为了抑制冲击电流，实用的单相不可控整流电路采用感容滤波，典型的交流侧电流波形

9、如下图所示。感容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形37电容滤波的单相不可控整流电路交流侧谐波的组成规律：（1）谐波次数为奇次；（2）谐波次数越高，谐波幅值越小； （3）与带阻感负载的单相全控桥整流电路相比，谐波与基波的关系是不固定的，wRC越大，意味着负载越轻，二极管的导通角越小，则交流侧电流波形的底部就越窄，波形畸变也越严重，故谐波越大，而基波越小。（4） 越大，串联电感L抑制了冲击电流，从而抑制了交流电流的畸变，故谐波越小。38电容滤波的单相不可控整流电路 关于功率因数的结论如下： （1）通常位移因数接近于1，但随负载加重（wRC减小）会逐渐变为滞后，且随滤波电感加大滞后的角度也增大

10、。 （2）由于谐波的大小受负载大小（wRC）的影响，随wRC增大，谐波增大，而基波减小，也就使基波因数减小，使得总的功率因数降低。同时，谐波受滤波电感的影响，滤波电感越大，谐波越小，基波因数越大，总功率因数越大。393.5.3 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。考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形40电容滤波的三相不可控整流电路交流侧谐波组成有如下规律：(1) 谐波次数为6k1次，k =1，2，3；(2) 谐波次数越高，谐波幅值越小；(3) 谐波与基波的关系是不固定的，负载越轻（wRC越大

11、），则谐波越大，基波越小；滤波电感越大（ 越大），则谐波越小，而基波越大。41电容滤波的三相不可控整流电路关于功率因数的结论如下：(1) 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； (2) 随负载加重（wRC的减小），总的功率因数提高；同时，随滤波电感加大，总功率因数也提高。423.5.4 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波形43整流输出电压和电流的谐波分析将纵坐标选在整流电压的峰值处，则在-p /m p /m区间，整流电压的表达式为：为了描述整流电压ud0中

12、所含谐波的总体情况，定义电压纹波因数u为ud0中谐波分量有效值UR与整流电压平均值Ud0之比： 44整流输出电压和电流的谐波分析45不同脉波数m时的电压纹波因数值m23612gu（%）48.218.274.180.994046整流输出电压和电流的谐波分析负载电流的傅里叶级数可由整流电压的傅里叶级数求得： 当负载为R、L和反电动势E串联时，上式中 n次谐波电流的幅值dn为 n次谐波电流的滞后角为47整流输出电压和电流的谐波分析 = 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；(2) 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