由分析可知,在一定范围内,随着电容增大,谐波含量减少,电压有效值升高。 结论:直流侧并联电容,选取合适的电容值,可以增大有效值,减少谐波含量。
4-16.图4.18、图4.19和图4.37、图4.38的THD,DPF和PF曲线,分别对
单相整流电路和三相整流电路作了归纳总结。图中说明,如果整流电路直流侧完全用直流电压源代替,就可以把上面各有关量总结为Id /Isc的函数。 此题可根据第二章的有关定义进行分析计算,此处从略。
4-17. 计算图4.25所示的电路中公共连接点处的电压畸变情况。Us = 120V,
频率60Hz,Ls1 = Ls2 = 1mH,整流电路的直流侧用10A的直流电流源表示。
解:连接在公共连接点(PCC)上的其他设备的电压为:
uPCC?us?Ls1dis dt上式中假定us是正弦电压,根据is的基波分量和谐波分量,上式可写为: uPCC?(us?Ls1其中,
(uPCC)1?us?Ls1dis1 dtdis1di)?Ls1?sh dth?1dt根据电流的谐波分量得到的电压畸变成分是 (uPCC)dis??Ls1?dish dth?1利用Pspice电路仿真程序,得到电压和电流的波形如下图所示:
图4.25所示电路的公共连接点处的电压波形
经过计算,公共连接点处的电压总谐波畸变率约为11.4%。
4.18 图4.27所示的双重电压整流电路中,Us = 120V,频率60Hz,Ls = 1mH,C1
= C2 = 1000?F,负载用10A的直流电源表示。利用Pspice软件分析上述电路:
(1) 做出uC1,uC2和ud的波形; (2) 做出△Ud (p-p)与Ud的比值;
(3) 如果单相全控桥式整流电路参数如下:Us = 240V,Ls = 1mH,Cd = 500?F,负载用10A的直流电源表示,计算第(2)问,并与之前的计算结果相比较。 解:
图4.27 双重电压整流电路
(1)电路图如下所示
(2) ?Ud(p?p)2π?60?1?10-3?2??2??10?1.2V
2π2πA?Ud?2US??Ud(p?p)?240?1.2?238.8V
?Ud(p?p)Ud?1.2?0.5% 238.82??60?1?10?3?Id??10?0.6V (3) ?Ud?2π2π2?A??LsUd?0.45Us??Ud?108?0.6?107.4V ?Ud0.6??0.56% Ud107.4由计算结果可知,它们非常的接近。
4-19. 图4.41所示为一个中点整流电路,假定变压器是理想的,直流侧的负载
部分用电流源来表示。计算变压器的额定视在功率与负载平均功率的比值。
图4.41 中点整流电路
解:设变压器的额定视在功率为S?U1?I1,根据变压器的变比原理有 n?IU1I n??2?d U2I1I1根据上面的图,我们不难知道,通过整流后,通过负载的电流为脉动的直流。所以有
U2av4U2max1T??U2maxcos(?t)dt?T0T?T40cos(?t)dt
T4U2max ??sin?(t)?04?0.63U72max?0.89U82
?T所以
P2av?U2av?I2av?0.898U2Id
0.898U2Id0.898U2IdS???0.898
1P2avU1I1nU2?Idn4-20. 图4.28所示的三相四线制系统中,单相整流电路的负载部分是相同的,
在相电压的半个周期中,每相的短线电流导通的时间不超过600。根据上述条件,说明电流有效值In?3Iline。 解:电路图如下所示:
图4.28三相四线制系统
根据基波分量和奇次谐波分量可以写出a相中电流ia的表达式: ia?ia1?ahh?2k?1?i??2Is1sin?(1t??1)?h?2k?1??2Ishsin?(ht??h)
其中,k?1,2,3,?。同理得到b相和c相的电流为
ib?2Is1sin?(1t??1?120)?
0h?2k?1???2Ishsin?(ht??h?1200h)
ic?2Is1sin?(1t??1?2400)?h?2k?1?2Ishsin?(ht??h?2400h)由于中线有三相电流流过,利用基尔霍夫电流定律得出中线电流为 in?ia?ib?ic
把a,b,c相的电流代入上式,可以看出所有的非三倍次谐波和基波成分的合成电流为零。而三倍次谐波电流在中线中相位相同,所以合成后的电流,是各相端线中相同谐波次数电流的三倍。因此中线电流为: