谐波及功率因数.ppt

3.5 整流电路的谐波和功率因数 3.5.1 谐波和无功功率分析基础 3.5.2 带阻感负载时可控整流电路交流侧 谐波和功率因数分析 3.5.3 电容滤波的不可控整流电路交流侧 谐波和功率因数分析 3.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析 3.5.1 谐波和无功功率分析基础 1） 谐波 3.5.1 谐波和无功功率分析基础 1） 谐波 2） 功率因数 非正弦电路中的情况 非正弦电路的无功功率 3.5.2 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 3.5.2 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 基波电流有效值为 i2的有效值I= Id，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 功率因数 2）三相桥式全控整流电路 变压器二次侧电流谐波分析： 变压器二次侧电流谐波分析： 3.5.4 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。 3.5.4 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： ? 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? 角的关系。 * 2-* u d1 u d2 u d u a u b u c u a u b w t O w t O w t O w t O w t O i a i d u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc u ba i VT 1 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，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。 非正弦波电压，满足狄里赫利条件，可分解为傅里叶级数： 正弦波电压 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 n次谐波电流含有率以HRIn（Harmonic Ratio for In）表示 电流谐波总畸变率THDi（Total Harmonic distortion）定义为 第N次谐波电流的有效值 总谐波电流有效值 正弦电路中的情况 电路的有功功率就是其平均功率： （2-59） 视在功率 S=UI 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： 功率因数是由电压和电流的相位差j 决定的： l =cos j 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际意义。 非正弦电路的有功功率 ：P=U I1 cosj1 功率因数为： 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。 基波因数 位移因数 无功功率Q反映了能量的流动和交换 Q f =U I 1 sinj 1 基波产生的无功功率 畸变功率D i 2 O w t d 变压器二次侧电流谐波分析： 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。 电流基波和各次谐波有效值为： 功率因数计算 图2-23 三相桥式全控整流电路 带阻感负载a=30?时的波形 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? =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：