負(fù)荷率對整流參數(shù)的影響分析

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1、第37卷第8期華電技術(shù)Vo1．37No．82015年8月HuadianTechnologyAug．2015負(fù)荷率對整流參數(shù)的影響分析李小龍，李世芳，張振兵，方美玲(寧夏大學(xué)物理電氣信息學(xué)院，銀川750021)摘要：目前我國高耗能行業(yè)大功率整流設(shè)備多采用六脈波整流技術(shù)，而六脈波整流技術(shù)在負(fù)荷率低的情況下功率因數(shù)低，產(chǎn)生電流諧波較大。對六脈波整流器和脈沖寬度調(diào)制(SVPWM)整流器在不同負(fù)荷率下的功率因數(shù)進行理論計算及諧波分析，并利用Matlab對其進行仿真，結(jié)合生產(chǎn)企業(yè)實際測量數(shù)據(jù)，證明了低負(fù)荷率下SVPW

2、M整流器比六脈波整流器的功率因數(shù)高，對配電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波污染小。關(guān)鍵詞：六脈波整流；脈沖寬度調(diào)制整流；負(fù)荷率；諧波畸變率；功率因數(shù)中圖分類號：TM461文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1674—1951(2015)08—0026—04抑制效果。這些研究的前提大都是負(fù)荷不變，很少0引言對不同負(fù)荷率下整流器的效率進行分析研究。因在電力系統(tǒng)中，功率因數(shù)與諧波是很重要的技此，對實際生產(chǎn)中不同負(fù)荷率下整流器效率的研究術(shù)參數(shù)。功率因數(shù)反映了電氣設(shè)備效率的高低，諧很有實際意義。波對電氣設(shè)備及電網(wǎng)都會有很大的危害。諧波產(chǎn)生雖然SV

3、PWM整流器在我國工業(yè)中存在很大的的根本原因是非線性負(fù)荷，當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)荷時，與所升級空間，但由于沒有結(jié)合企業(yè)本身生產(chǎn)實際進行加的電壓不是線性關(guān)系，就會形成非正弦電流，即電技術(shù)推廣且設(shè)備更新不及時，造成電網(wǎng)畸變率高以路中有諧波產(chǎn)生。及企業(yè)自身的電能利用率不高，本文從理論分析與目前，我國大多數(shù)直流電源柜中的整流器還是Matlab仿真兩個方面來說明SVPWM整流器在實際傳統(tǒng)的三相橋式全控整流器，在電力電子廣泛應(yīng)用運行情況下的優(yōu)越性，證明其實際使用價值。的現(xiàn)階段，這種整流器產(chǎn)生的諧波所占比例是最大1整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4、的。由于六脈波整流電路中晶閘管相控整流電路的輸入電流滯后于電壓，其滯后角隨著觸發(fā)角的增大1．1六脈波整流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而增大，位移因數(shù)也隨之降低。這種整流器在額定六脈波整流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示：主電路負(fù)荷下的功率因數(shù)及諧波電流較好，但實際工業(yè)生由6個晶閘管組成，按晶閘管序號1～6的順序?qū)Мa(chǎn)中很難實現(xiàn)全部整流器的高負(fù)荷運行，很多是在通，各晶閘管導(dǎo)通相位依次相差60。；“，，。為整半額定負(fù)荷情況下運行，有的甚至更低，使總體功率流器交流側(cè)輸出相電壓；E，E，E為電源電壓；因數(shù)較低，電能利用率不高。因此，在工業(yè)環(huán)

5、境下大為整流器輸出電壓。VTlVV量使用以晶閘管為控制器件的六脈波整流器對工業(yè)效率是非常不利的。在六脈波整流器的弊端Et益突出的情況下，提出了脈沖寬度調(diào)制(SVPWM)技術(shù)。SVPWM技術(shù)最先應(yīng)用于逆變器中，之后隨著技術(shù)的進步逐步應(yīng)用于整流器的控制中。與傳統(tǒng)相控整流器相比，SVPWM整流器具有輸入電流畸變率小、直流輸出電壓穩(wěn)定、電流跟隨性好等特點。從文獻(xiàn)[2—5]可以看出，SVPWM整流技術(shù)的優(yōu)良性能也使學(xué)者們VT4VT6VT2對其功率因數(shù)控制、諧波治理以及控制策略的研究有多成果。從文獻(xiàn)[4]可以看出，在

6、滿負(fù)荷的情況圖1六脈波整流拓?fù)潆娐废?，不同類型的整流技術(shù)依舊可以達(dá)到良好的諧波1．2SVPWM整流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三相電壓型SVPWM整流拓?fù)潆娐啡鐖D2所收稿日期：2015—01—05；修回日期：2015—06—01示。主電路包括交流回路、直流回路及功率器第8期李小龍，等：負(fù)荷率對整流參數(shù)的影響分析·27·件，交流回路由電源電壓，E，E。和濾波電感L組發(fā)角情況下的理論功率因數(shù)，見表1。成；直流回路由負(fù)荷電阻R及直流側(cè)的穩(wěn)壓濾波電表1觸發(fā)角對應(yīng)功率因數(shù)容c組成；功率器件由晶體管(IGBT)和續(xù)流二極管兩部分組成

7、。2．2SVPWM整流電路諧波特性(lVDl系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時，SVPWM整流器的一個重要技術(shù)5指標(biāo)就是交流側(cè)輸入電流正弦化]。由傅里葉原“a理可知，任何周期性波形均可分解為基波和諧波。a相電流有效值可表示為嬸口rL]UbC=一Vdo匪，日=~／，1+，2+，3+?+，Ⅳ，。Uc電流諧波畸變率THD，可表示為廠—一．一／(lVD冊1√，Ⅳ。。D421『a相開關(guān)信號Js表示成傅里葉級數(shù)形式為]圖2三相電壓型SVPWM整流拓?fù)潆娐?aa+{sin2Ⅳda"fCO8Nco2諧波特性分析及交流側(cè)功率因數(shù)計算(1一c。s2

8、M盯)sin№。j，2．1六脈波整流諧波特性60。=2，在阻感負(fù)荷的六脈波整流電路忽略換相過程和式中：d為a相的直流分量；為功率器件開關(guān)電流脈動，三相電壓對稱時，將電流波形分解為傅里頻率。葉級數(shù)。由于電流正、負(fù)半周各120。方波的三相電將IS代入三相電壓型SVPWM數(shù)學(xué)模型的狀流波形相同，且一次相差120。，其有效值，與直流電態(tài)表達(dá)式ZX=A+BE的中[可得流，d的關(guān)系為，√虧，d。以a相為例：R00一(S一∑S)0R0一(S