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第5章 其它整流电路及谐波与功率因数问题 1．电容滤波的不可控整流电路； 2．整流电路的谐波和功率因数； 3．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路。 §5.1 电容滤波的不可控整流电路 5.1.1电容滤波的单相桥式不可控整流电路 输出平均电压Ud (2) 电流平均值 流过二极管的电流IVD的平均值为 二极管承受的最大反向电压 5.1.2电容滤波的三相桥式不可控整流电路 uab、uac分别比ua超前和滞后30o。 id脉冲连续的临界条件： 轻载时（ ），id断续。 重载时（ ），电流id连续性好。? =RC小，C放电快，ud下降多，uabud时间长，脉冲展宽。 输出电压平均值： 二极管最大反压 （线压峰值） 串入直流电抗器：电流脉冲平缓，电流谐波含量减小。 无功危害： 导致电流增大，使电网容量不能充分利用； 使设备和线路损耗增加； 使线路压降增大，冲击性无功功率还会使电压剧烈波动。 5.2.1 谐波与功率因数的关系 电网施加给负载的电压为正弦，但负载从电网索取的电流是否亦为正弦，则决定于负载是线性还是非线性。 线性负载：如R，L，C等，电流为同频正弦波。 非线性负载：如电力半导体设备，尤其是常用的SCR整流，电流变为非正弦。 基波(fundamental)与谐波：非正弦电流展为傅氏级数，频率仍与工频相同的分量称为基波；频率为基波频率整数倍的分量称为谐波。 求畸变因数：i2总有效值 I=Id， 求位移因数：电流基波与电压u2的相位差角等于控制角??， cosφ1 =cos ? 功率因数： 求功率因数: 畸变因数： §5.3 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 主要介绍带平衡电抗器的双反星形可控整流电路，适用于低压大电流输出，如电解电镀等工业应用。 6相半波整流：将两个三相半波电路并联，以扩大输出电流。 变压器原边?接，两组副边分别Y接，但极性相反，即双反星联接。 不存在直流磁化问题。 6相对称交流电压，依次相差60o。 ?=0o时，输出电压波形为6相正弦的包络线。 6个阳极总是电位最高者导通，任何时刻仅有一只管导通，每管每周仅导通60o，比三相半波时缩短一半。 导通时间缩短的原因：两组之间有彼此关断作用，每组半波电路工作状况与独立工作时不同。 引入平衡电抗器Lp：使两个半波电路之间隔离，相互之间不再彼此影响。 ud1, ud2各为三相半波输出，id近恒流，Id1=Id2=Id/2。 每只SCR导通120o，与半波独立时相同，输出电流为每个半波电路的2倍。 负载输出电压ud= (ud1+ ud2)/2。 up电压波形： up= ud2- ud1，波形为三倍频近似三角波，对应于6相交流电压波形中的三角伞状区。 环流：up作用于Lp两端产生电流ip，经过两组星接半波电路构成回路，不流经负载。 id2=?Id+ip，id1=?Id-ip（ip很小，叠加在?Id上才使VT1,3,5能反向流通ip）。 输出电压ud的平均值Ud与各组三相半波整流平均值Ud1、Ud2相等，Ud=1.17U2cos?。 ?0o时， ud仍按两组三相半波电路波形ud1、ud2的算术平均值分析。 当?=90o时，输出波形的正负面积相等，Ud=0（大L-R负载）。 与三相桥式电路的比较结论： 三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需用平衡电抗器； Ud是三相桥式电路的1/2；而Id是三相桥式电路的2倍。因而更适合于低压大电流输出； 在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系相同，整流电压ud和整流电流id的波形形状一样。 谐波电压与a角的关系（以三相桥整流电路为例） 三相桥式整流电路的整流电压分解为傅里叶级数，可求得以n为参变量，n次谐波幅值（取其标幺值 ）对a 的关系： ? 当a从0?~ 90?变化时，ud的谐波幅值随a增大而增大， a =90?时谐波幅值最大。 a从90?~180?之间电路工作于有源逆变工作状态，ud的谐波幅值随a增大而减小。 曲 线 Goback 6相半波 Goback 改进电路 6相半波 ud1，ud2 组合波形 改进电路 Goback Goback 图3-16 平衡电抗器作用下输出电压的波形 和平衡电抗器上电压的波形 Goback 电路图 波形 电路图 * Goback ud 波形 电流 波形 Goback Goback ud 波