电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

引言

2.5.1 谐波和无功功率分析基础

1)谐波

2)功率因数

2.5.2 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

2)三相桥式全控整流电路(相对于单相,功率要大一些)

2.5.3 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

2)三相桥式不可控整流电路

2.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析


引言

随着电力电子技术的发展,其应用日益广泛,由此带来的谐波和无功问题日益严重,引起了关注。

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。

电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数

 

2.5.1 谐波和无功功率分析基础

1)谐波

正弦波电压可表示为:电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数

对于非正弦波电压,满足狄里赫利条件,可分解为傅里叶级数

基波——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(Harmonic Ratio for )表示:

电流谐波总畸变率(Total Harmonic Distortion)定义为:

(i表示电流,表示所有谐波总的有效值)

2)功率因数

正弦电路中(电压和电流波形均为正弦波)的情况:

电路的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

无功功率定义为:

功率因数定义为有功功率P和视在功率S的比值:

此时无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间有如下关系:电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数

功率因数是由电压和电流的相位差决定的:

非正弦电路中的情况:

有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同,功率因数仍由式定义。

不考虑电压畸变(实际情况电压畸变很小,电流畸变较大),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:(不同频率的正弦波是正交的,其乘积在一个周期内的积分为0,因此按原始公式计算得出的为同频率的电压、电流相乘然后积分得到的结果,由于电压为正弦波,因此只有电压基波和电流基波相乘才能产生有功功率)

功率因数为:

  • 基波因数——,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)——

功率因数由基波电流相移电流波形畸变这两个因数共同决定的。

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:,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。

忽略电压中的谐波时,也可定义无功功率:

在非正弦情况下,电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数,因此引入畸变功率D,使得:电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数

为基波电流所产生的无功功率,D是谐波电流产生的无功功率。

2.5.2 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,电流的波形如图所示。

电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数

 电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数

变压器二次侧(交流侧)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。

功率因数计算

基波电流有效值为:

的有效值,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:

所以,功率因数为:

2)三相桥式全控整流电路(相对于单相,功率要大一些)

阻感负载负载,忽略换相过程和电流脉动,直流电感L为足够大。

电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数

 

以为例,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:

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(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。

功率因数计算

基波因数:

位移因数仍为:

功率因数为:

2.5.3 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

实用的单相不可控整流电路采用感容滤波。

电容滤波的单相不可控整流电路交流侧谐波组成有如下规律:

  • 谐波次数为奇次。
  • 谐波次数越高,谐波幅值越小。
  • 谐波与基波的关系是不固定的。
  • 越大,则谐波越小。

关于功率因数的结论如下:

  • 位移因数接近1,轻载超前(电流相位相对于电压相位的关系),重载滞后。
  • 谐波大小受负载和谐波电感的影响。

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。

交流侧谐波组成有如下规律:

  • 谐波次数为次,k=1,2,3,...。
  • 谐波次数越高,谐波幅值越小。
  • 谐波与基波的关系是不固定的。

关于功率因数的结论如下:

  • 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。
  • 随负载加重(的减小),总的功率因数越高;同时,随滤波电感加大,总功率因数也提高。

2.5.4 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(输出电压波形是脉动的),这些谐波对于负载的工作是不利的。

电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数

时,m脉波整流电路的整流电压和整流电流的谐波分析:

整流电压、电流中的谐波有如下规律

  • m脉波整流电压的谐波次数为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。
  • 当m一定时,随着谐波次数增大,谐波幅值迅速减小,表明最低次(m次)谐波是最主要的,其它次数的谐波相对较少;当负载中有电感时,负载电流谐波幅值的减小更为迅速。
  • m增加时,最低次谐波次数增大,且幅值迅速减小,电压纹波因数迅速下降。(三相桥式整流电路m=6,单相桥式整流电路m=2;控制角相同时,前者电压纹波远小于后者)

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。

以n为参变量,n次谐波幅值对的关系如图所示。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-444422.html

  • 当从0°~90°变化时,的谐波幅值随增大而增大,时谐波幅值最大。
  • 从90°~180°之间,电路工作于有源逆变工作状态,的谐波幅值随增大而减小。
电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数
横轴为控制角,纵轴为n次谐波的幅值

到了这里,关于电力电子技术(12)——整流电路的谐波和功率因数的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 电力电子技术(15)——晶闸管直流电动机调速&相控电路的驱动控制

    目录 2.8 晶闸管直流电动机调速 引言 2.8.1 工作于整流状态时(电动状态) 1)电流连续时电动机的机械特性 2)电流断续时电动机的机械特性 电流断续时电动机机械特性的特点 2.8.2 工作于有源逆变状态时(回馈制动) 1)电流连续时电动机的机械特性 2)逆变电流断续时电动

    2024年02月05日
    浏览(48)
  • 电力电子技术课程实验:实验一、DC/DC直流斩波电路制作与性能测试

    直流斩波电路的工作原理是什么?有哪些结构形式和主要元器件? 答:直流斩波电路的工作原理:将直流信号变化成有信号幅值的脉冲信号。 结构形式:降压斩波电路、 升压斩波电路、升降压斩波电路。 主要元器件:晶体管、IGBT、电容、电感、PWM集成电路(SG3525)和电阻

    2024年02月02日
    浏览(53)
  • 增益可控放大电路-电路与电子技术课程设计

    1.设计一款放大电路,其增益包括0.01、0.1、1、10、100、1000倍可选。 2.设计一个增益选择电路,可利用若干按钮(非开关)进行选择。 3.设计一个数字显示电路,显示当前增益大小(分贝显示)。 通过本项目实验,使学生熟悉掌握电路原理和设计方法,尤其在电路出现异常现

    2024年02月16日
    浏览(50)
  • 2-单级交流放大电路【电子技术】

    晶体管的主要用途之一是利用其放大作用组成放大电路。 放大电路的功能是把微弱的电信号放大成较强的电信号 ,放大电路的应用十分广泛,是电子设备中最普遍的一种基本单元。 晶体管构成的放大电路按照连接方式可分为 共发射极放大电路、共集电极放大电路 、共基极

    2024年02月10日
    浏览(48)
  • 电子技术——伪NMOS逻辑电路

    下图展示了从CMOS修改而来的CMOS反相器: 在这里只有 Q N Q_N Q N ​ 接入输入端电压,同时 Q P Q_P Q P ​ 接地。 Q P Q_P Q P ​ 相当于是 Q N Q_N Q N ​ 的负载。当我们深入研究这个电路之前,首先这个电路存在一个显然的优点:每一个输入变量只连接了一个晶体管。因此受到扇入效

    2024年02月16日
    浏览(48)
  • 电子技术——CMOS 逻辑门电路

    在本节我们介绍如何使用CMOS电路实现组合逻辑函数。在组合电路中,电路是瞬时发生的,也就是电路的输出之和当前的输入有关,并且电路是无记忆的也没有反馈。组合电路被大量的使用在当今的数字逻辑系统中。 CMOS数字电路使用NMOS和PMOS晶体管作为开关使用。之前,我们

    2023年04月08日
    浏览(41)
  • 「数字电子技术基础」7.时序逻辑电路

    时序逻辑电路和组合逻辑电路的区别就在于,时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入,还取决于当前电路的状态甚至之前电路的状态。也就是说时序逻辑电路有某一个 反馈/存储结构 。 因此可以用三组方程来描述一个时序逻辑电路: 输出方程。也就是输出变量和输入变

    2024年02月02日
    浏览(76)
  • 数字电子技术基础-6-时序逻辑电路

    在第五章中,我们学习了基本的SR锁存器(Latch)和各类触发器(Filp Flop),它们赋予了电路存储的功能,该功能是本章时序电路所依赖的东西。 这是一个循序渐进的过程,同学们要把握每一章节的基本思想与核心知识点,把各章节之间的联系捋清楚,从而达到事半功倍的效果。

    2024年02月10日
    浏览(69)
  • 信号发生器-电路与电子技术课程设计

    设计一信号发生器,能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 1.设计正弦波、方波、三角波振荡电路,分别可产生1kHz~10kHz的信号; 2.电路包含可调元件,实现输出频率的条件; 3.设计一信号选择电路,利用一按键循环选择三种波形输出; 4.设计一控制电路,利用一按键控制

    2024年02月11日
    浏览(71)
  • 模拟电子技术基础------单管共射放大电路

    1.实验目的 1.熟悉常用电子仪器的使用方法, 2.掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响, 3.掌握放大器动态性能参数的测试方法, 4.掌握 Multisim 仿真软件平台仿真实验电路的搭建及测试方法。 2.实验仪器和材料 示波器,信号发生器,数字万用表,

    2024年02月04日
    浏览(52)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包