整流电路的谐波分析课件.pptx

1、2.5整流电路的谐波与功率因数整流电路的谐波与功率因数1.谐波基本概念谐波基本概念n正弦电压，可表示为：正弦电压，可表示为：其中其中 电压有效值电压有效值 初相角初相角 角频率角频率()2sin()utUtU1.谐波基本概念谐波基本概念n非正弦电压，可表示为：非正弦电压，可表示为：011()(cossin)sin()kmkmkdkmkkdkmutAAk tBk tUUk tUU直流分量直流分量交流分量幅值交流分量幅值1.谐波基本概念谐波基本概念n国际电工（国际电工（IEC:International Electrotechnical Commission）标准（）标准（IEC555-2,198

2、2）定义谐波）定义谐波为：为：谐波分量为周期量的傅里叶级数中大于谐波分量为周期量的傅里叶级数中大于1的的 次分量。次分量。谐波次数谐波次数 定义为：定义为：谐波频率和基波频率之比。谐波频率和基波频率之比。电气和电子工程师协会标准（电气和电子工程师协会标准（IEEE标准标准5191981）定义谐波为：谐波为一个周期电气量的正弦波分量，其定义谐波为：谐波为一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。频率为基波频率的整数倍。h谐波含有率谐波含有率次谐波电压含有率次谐波电压含有率%1001UUHRUnn次谐波电流含有率次谐波电流含有率%1001IIHRInn总畸变率总畸变率THD（Total

3、 Harmonic Distortion):%1001UUTHDHu%1001IITHDHi谐波成分有效值谐波成分有效值22kkHUU22kkHII1.谐波基本概念谐波基本概念nn（1-5）对称三相电路：幅值相等，相位相差对称三相电路：幅值相等，相位相差1112sin()22sin()322sin()3annnbnnncnnnuUn tuUntuUnt 33131nknknk零序谐波零序谐波正序谐波正序谐波负序谐波负序谐波1.谐波基本概念谐波基本概念120不对称三相电路：不对称三相电路：3,31,31nkkk包含零序、正序、负序分量包含零序、正序、负序分量1.谐波基本概念谐波基本概念2.无功的

4、基本概念无功的基本概念1）线性电路线性电路：2sinuUt 2 sin()2 cossin2 sincospqiItItItii有功：有功：无功：无功：cosPUI sinQUI 视在：视在：SUI2.无功的基本概念无功的基本概念2）非线性电路非线性电路：11221 111nnnnuiSUIUIU ITHDTHD,P S定义与线性电路相同定义与线性电路相同1cosddnnnnPU IU I 至今没有被广泛接受的权威定义至今没有被广泛接受的权威定义Q22QSP1sinn nnnQU I 222fQQDfQ同次谐波电压同次谐波电压 谐波电流产生的无功谐波电流产生的无功D不同次谐波电压不同次谐波电压

5、 谐波电流产生的无功谐波电流产生的无功2.无功的基本概念无功的基本概念111122222sincossinfnnuUtPUIQUIDUI 公用电网中，通常电压的波形畸变很小1 为电压与基波电流间的相位差2.无功的基本概念无功的基本概念三相三相电路的功率因数：电路的功率因数：对称：对称：不对称：没有统一定义不对称：没有统一定义 理论依据不充分理论依据不充分关于无功、功率因数的计算值得探讨关于无功、功率因数的计算值得探讨PS PS 1.2无功的基本概念无功的基本概念主要谐波源：n传统非线性设备，包括变压器、旋转电机以及电弧炉等。n现代电力电子非线性设备由于电力电子设备在各行业的大量应用，作为非线性

6、设备（谐波源）衍生物的电力谐波也比较普遍，根据日本电气学会对186家有代表性的电力用户的调查结果，无谐波源的用户仅占6，主要谐波源来自90的电力电子装置用户，电力电子变换装置是目前主要的谐波源。3.谐波的产生与危害谐波的产生与危害谐波的危害：谐波的危害：n1、线路损耗增加，传输能力下降、线路损耗增加，传输能力下降n2、引起谐振和谐波的放大、引起谐振和谐波的放大n3、使电机和变压器损耗增加，引起电机机械、使电机和变压器损耗增加，引起电机机械振动振动n4、对继电保护、通信系统产生干扰、对继电保护、通信系统产生干扰3.谐波的产生与危害谐波的产生与危害3.谐波的产生与危害谐波的产生与危害l项目：浙江移

7、动公司l问题描述：浙江移动公司两台250kVA的UPS在运行中产生了大量的谐波，和其它的非线性负载产生的谐波叠加，导致电压总畸变率达到6.2%，不符合通信配电系统的要求。l治理措施：应用1套AccuSine/3L-100A进行谐波治理4.谐波谐波标准标准u国际的谐波标准：国际的谐波标准：IEEE519,国际电工委员会（国际电工委员会（IEC)制制定的定的 IEC61000系列标准，欧洲电工标准化委员会批准的系列标准，欧洲电工标准化委员会批准的EN等等u技术指标：电压总谐波畸变率、各次电压含有率、谐技术指标：电压总谐波畸变率、各次电压含有率、谐波电流的限制值、用户注入电网谐波电流的限制值。波电流

8、的限制值、用户注入电网谐波电流的限制值。u在我国，在我国，1993 年发布了国家标准年发布了国家标准GB/T14549-93主要内容有：不同谐波源的谐波叠加计算、主要内容有：不同谐波源的谐波叠加计算、0.38110kV 各级电网电压总谐波畸变率限制、用户注入电网谐波电各级电网电压总谐波畸变率限制、用户注入电网谐波电流允许值等。流允许值等。电网标称电压（kV）电网总谐波畸变率%各次谐波电压含有率%奇次 偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.11.2661102.01.60.84.谐波谐波标准标准 国家标准国家标准GB/T14549-1993表1 国家标准GB/T14

9、549-19934.谐波谐波标准标准表2 低压电网谐波标准GB/T14549-19934.谐波谐波标准标准Maximum Harmonic Current Distortion in Percent of.Individual Harmonic Order(Odd Harmonics)THD20*4.02.01.50.60.35.020507.03.52.51.00.58.05010010.04.54.01.50.712.0100100015.07.06.02.51.420.0Even harmonics are limited to 25%of the odd harmonic limits

10、 above.Current distortions that result in a dc offset,e.g.,half-wave converters,are not allowed.*All power generation equipment is limited to these values of current distortion,regardless of actual.Where=maximum short-circuit current at PCC.=maximum demand load current(fundamental frequency componen

11、t)at PCC.IEEE STD.519-1992scL/II111117h1723h2335h35h表1-3IEEE STD.519-19920.50.5050.510.5150.520.5250.53-100-50050100voltage(V)0.50.5050.510.5150.520.5250.53-20-1001020time(s)current(A)0.50.5050.510.5150.520.5250.53-100-50050100voltage(V)0.50.5050.510.5150.520.5250.53-2-1012time(s)current(A)0.100.120.140.160.18-400-300-200-1000100200300400-40-30-20-10010203040 voltage(V)time(s)current(A)Ecic二极管整流电路电容滤波可控硅整流电路电阻负载，相角30度PWM整流器整流状态 控制系统的建模实例_三相电压型PWM整流器研究背景及意义三相电压型三相电压型PWM整流器整流器三相电压型PWM整流器