非正弦周期电路分析 microsoft powerpoint 演示文稿

I
2
I2 1
I2 2
I2 3
I
2 h
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第三章非正弦周期电路的基本概念
谐波电流为：
I2
I2 h
h2
基波电流含有率为： g=I1/I
谐波电流含有率为： k
I
2 n
n2
I
谐波电流和总功率因数的关系为：
I k I g cos1
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IL
1 T
T 0
iL2dt
第三章非正弦周期电路的基本概念
有功功率为：
PL
1 T
T 0
iL (t) uL (t)dt
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第三章非正弦周期电路的基本概念
3.4 电压换向的整流电路
网络换流整流器的系统电压为正弦波，所有的全 控整流器不仅从系统吸收有功功率，而且还吸收 畸变功率和滞后性无功功率。在理想情况下有：
全控型电路： = a 半控型电路： =a /2
将式 S 2 P2 Q12 D2 用电压、电流的形式表达:
U 2 I 2 U 2 (I12 cos2 1 I12 sin 2 1 I2 )
式中，下标表示总的谐波。
总谐波电流还可以变换为： I =D/U
总电流I、基波电流I1、和谐波电流I之间的关系为：
I 2 I12 I2
电流表达式为：
n个周期函数f1(t)，， fn(t)，当满足下列条件：
t T
0 i k
t fi (t) fk (t)dt const i k
由于式 D S 2 P2 Q12 所表示的各功率之间互 为正交，故其表达式也可以转换为：
S 2 P2 Q12 D2
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第三章非正弦周期电路的基本概念
iL
负
uL
载
3.4.1 单相桥路
Um U
us f1=50Hz
0 a p/2
Id
iL1
0 p/2
p 3p/2 2p wt
iL f1=50Hz
p 3p/2 2p wt
单相负载结构
理想状态下单相全波整流电
路交流侧电压、电流波形
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第三章非正弦周期电路的基本概念
视在功率为： S=UI=UId
有功功率为：
输出电压: m = 0,2,4,6,8,
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第三章非正弦周期电路的基本概念
3.4.2 三相桥式整流电路
交流电网
1 i1 U1N
UsmU
uan
U+
2 i2 U2N 3 i3 U3N
n
0 a p/2
-Usm
三相对称系统
Q 3 U I sin
4 功率因数
cos P
S
三种功率之间的关系为： S2=P2+Q2
以上表达式中，U和I分别表示线电压和线电流；
表示线电压和线电流之间的相位差。
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第三章非正弦周期电路的基本概念
3.2 正弦电压源激励下的似稳态过程
电力电子技术的应用中，即使在周期性的电子开关
有功功率
传输功率的平均值
PL
1 T
T
0
uL (t) iL (t)dt
1 i1 U1N
星形 连接
交流电网
负载吸收的有功
功率为:
2 i2 U2N
n
3 i3 U3N
PL
1 T
T 0
u1N
(t)
i1(t)
dt
1 T
T 0
u2N
(t)
i2(t)
dt
1 T
T 0
u3N
(t)
i3(t)
dt
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P
2
p
2
UId
cosa
Q1
22
p
UId
sin a
D2
S2
P2
Q2 1
畸变功率为:
D2
U
2
I
2 d
1
8
p2
cos2 a
8
p2
sin
2
a
D
1
8
p2
U
Id
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第三章非正弦周期电路的基本概念
由式 D
1
8
p 2U
Id
可以看出，畸变功率与控
制角a无关，但在电压、电流中产生以下特征频
率分量:
网络电流: = 1,3,5,7,9,11,
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第三章非正弦周期电路的基本概念
❃系统中出现的无功功率，由整流电路产生。 ❃整流电路换流重叠现象使基波相位偏移角增加，
重叠角的大小与换流阻抗有关。
❃基波电流的滞后角的变化与直流侧平滑电抗器的
大小有关。
❃总的滞后角的大小必须在建立理想化的系统等效
模型后才能够得到。
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第三章非正弦周期电路的基本概念
1 有功功率
单相系统 三相对称系统
P U I1 cos1 P 3 U I1 cos1
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2 视在功率 单相系统 三相对称系统 3 无功功率 单相系统 三相对称系统
第三章非正弦周期电路的基本概念
S U I S 3U I
Q1 U I1 sin 1
Q1 3 U I1 sin 1
3.3 似稳态过程计算中应注意的几个问题
3.3.1 单相负载
设交流电的周期为T，则有：
iL
uL(t+T)=uL(t) iL(t+T)=iL(t)
电压的有效值为： UL
1
T
T 0
uL2dt
电流的有效值为： IL
1 T
T 0
iL2dt
负
uL
载
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第三章非正弦周期电路的基本概念
视在功率为： SL=UL . IL
第三章非正弦周期电路的基本概念
3.1 正弦稳态过程的功率定义
1 有功功率 单相系统
P U I cos
三相对称系统 2 视在功率 单相系统 三相对称系统
P 3 U I cos
S U I S 3U I
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第三章非正弦周期电路的基本概念
3 无功功率 单相系统
Q U I sin
作用下，系统中的电压、电流处于稳定运行状态，
但此时的电压、电流并不为理想的正弦波，而是周
期性的非正弦。
“似稳态”过程
电力电子技术的应用中非 正弦的稳态运行过程。
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第三章非正弦周期电路的基本概念
交流系统的电压可近似认为是理想的正弦波，电流 可认为是畸变波，用U表示理想的正弦波电压，用下 标“1”表示周期性畸变电流基波分量，则前面的有 关功率表达式可改写为：
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第三章非正弦周期电路的基本概念
4 畸变功率
D S 2 P2 Q12
5 功率因数
P S
Βιβλιοθήκη Baiducos 1
✎假定电压为理想的正弦波，电流发生畸变时产生
畸变功率。
✎畸变可用基波加上若干谐波分量表示。 ✎进行谐波分析时，常使用“正交”的术语。
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第三章非正弦周期电路的基本概念
函数互为正交
第三章 非正弦周期电路的基本概念
3.1 正弦稳态过程的功率定义 3.2 正弦电压源激励下的似稳态过程 3.3 似稳态过程计算中应注意的几个问题 3.4 电压换向的整流电路 3.5 稳态的定义 3.6 平均功率和电流有效值 3.7 稳态时交流正弦电压、电流波形 3.8 非正弦周期电路分析 小结
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第三章非正弦周期电路的基本概念