《变流器运行》PPT课件

2-1第第2 2章章 变流器运行变流器运行n本章分析既可工作在可控整流状态又可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因数以及电能从直流负载端向交流供电端相反方向变换端相反方向变换即有源逆变等问题。即有源逆变等问题。2-2n由于电源电感引起的换流时间所对应的电角由于电源电感引起的换流时间所对应的电角度称为度称为换流重叠角换流重叠角，用，用表示。表示。n换流重叠角换流重叠角是换流开始到换流过程结束所是换流开始到换流过程结束所占的电角度。占的电角度。21.换流重叠角换流重叠角2-3n在电力电子技术中，把直流电能变换为交流在电力电子技术中，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（交流侧是具体用电供电电源）和无源逆变（交流侧是具体用电设备）。设备）。n全控整流电路既能工作在整流方式，又能工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，作在有源逆变方式，即电路在一定条件下，电能从电能从ACAC变为变为DCDC；在另外条件下，电能又可在另外条件下，电能又可从从DCDC返回返回ACAC。n本节只讨论有源逆变。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：通过上述分析，可知有源逆变产生的条件为：n（1 1）.负载侧存在一个直流电源负载侧存在一个直流电源E E，由它提供由它提供能量，其电势极性与变流器的整流电压相反，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；对晶闸管为正向偏置电压；n（2 2）.变流器在其直流侧输出应有一个与原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整流电压极性相反的逆变电压U Udd。其平均值。其平均值U UddE E，以吸收能量，并将其能量馈送给交以吸收能量，并将其能量馈送给交流电源。流电源。2-52.4.谐波谐波n本节将讨论各种波形的谐波分量分析方法，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。并讨论谐波对负载及电源的影响。2.4.1 谐波分析谐波分析谐波分析的数学基础是富里叶级数谐波分析的数学基础是富里叶级数（Fourier seriesFourier series）：）：2-6n在整流电路中，负载直流电压包含有谐波分在整流电路中，负载直流电压包含有谐波分量，负载电压含谐波的最低次数为量，负载电压含谐波的最低次数为p p（p p为在为在电源一周内的脉动数），此外还有电源一周内的脉动数），此外还有npnp次谐波次谐波（n=ln=l，2 2，）。）。n可控整流电路中的谐波分量比不可控整流电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，负载性质有关。一般说来，谐波次数越高，其谐波分量越小。其谐波分量越小。n负载谐波的存在将产生如下不良影响：负载谐波的存在将产生如下不良影响：1 1）.使供电电源电压及电流波形畸变使供电电源电压及电流波形畸变;2-7n供电电源波形畸变不但殃及电网的其他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。用户而且也殃及装置本身。2-8n2 2）.使损耗增加，功率因数下降使损耗增加，功率因数下降n对负载是直流电动机来说，谐波不能产生负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。存在必然使电路功率因数下降。n3 3）.产生射频干扰产生射频干扰.2-9nl l）殃及与电网连接的其他用户殃及与电网连接的其他用户n晶闸管装置负载中谐波电流的存在，必然要影响电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。流装置对电源来说是一个谐波源。2-102 2）.产生中线电流产生中线电流n在带中线的三相星形连接电路中，在带中线的三相星形连接电路中，3 3次谐波或次谐波或3 3的整数倍次谐波电流分量因同相位将在其连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。接中线（零线）流过。2-113 3）.影响电力系统的正常运行影响电力系统的正常运行n由于谐波的存在，有可能对某次谐波产生共由于谐波的存在，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；的保护继电器和断路器产生误动作；2-12 4 4）.使测量仪表的精度降低使测量仪表的精度降低n电力设备中的电流、电压测量仪表都是用来电力设备中的电流、电压测量仪表都是用来测量正弦交流电或恒定直流电压的，谐波的测量正弦交流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，影响仪介入，必然使得电表指示产生偏差，影响仪表的指示精度。表的指示精度。2-13n在正弦交流电路中，交流电压和交流电流均为在正弦交流电路中，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（同频率的正弦波，电路的功率因数（Power Power factorfactor）定义为有功功率与视在功率之比。定义为有功功率与视在功率之比。n在可控整流电路中，送到整流电路去的是正弦在可控整流电路中，送到整流电路去的是正弦波交流电压波交流电压u u2 2，但流过的交流电流但流过的交流电流i i2 2却不是正却不是正弦波，而且延迟角弦波，而且延迟角还影响其电流相对于电压还影响其电流相对于电压的相位。的相位。n因此在可控整流电路中，电流相对于电压的相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，还与触发延迟位差，不仅与负载的性质有关，还与触发延迟角角有关。而且电流波形不是正弦波，它除基有关。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，波分量外，还包含有各次谐波，2-14n另外，有功功率只能由与电源电压同频率的另外，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。次谐波与电压不产生有功功率。n当电流当电流i i2 2中含有谐波分量时，它的有效值就要中含有谐波分量时，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，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。必须用它的基波分量有效值。n设设u u2 2是正弦波是正弦波，电流电流i i2 2的基波为的基波为i i2121 ，2 2是基是基波电流与波电流与u u2 2的相位差，则可控整流时的功率：的相位差，则可控整流时的功率：n P=UP=U2 2I I2121 cos cos2 22-15可控整流电路的功率因数：可控整流电路的功率因数：2221222212coscosIIIUIU式中式中I I2121/I/I2 2称为称为电流畸变因数电流畸变因数，coscos2 2称为称为位移位移因数因数。2-16nl l）.减小触发延迟角减小触发延迟角2 2）.减小谐波成分提高电流畸变因数减小谐波成分提高电流畸变因数3 3）.研究高功率因数的整流电路研究高功率因数的整流电路