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三相桥式整流电路的电流谐波计算

 

三相桥式整流电路的电流谐波计算

 

    计及直流侧电流的脉动,即考虑直流侧电感量为有限值。这里又分为是否忽略换相过程这两种情况,以下将以三相桥式整流电路为例,分别介绍一种近似计算交流侧电流谐波的方法。

                                    图3-21 Dobinson法采用的近似电流波形a)晶闸管电流b)交流侧电流
                                        图3-21  Dobinson法采用的近似电流波形
                                                     a)  晶闸管电流   b)  交流侧电流
 

    如图3-21所示,Dobinson法的基本思想就是用两个正弦波顶上各60°的波头部分,叠加在120°方波上面,来近似代表电流脉动的情况。另外,引入电流纹波以rd这个参数来表示电流脉动的程度。参照图3-21,电流纹波比的定义为

                                                     (3-47)            (3-47)
即电流波头脉动的峰峰值与直流平均电流的比值。这样,交流侧电流波形可以由Id和rd这两个参数确定。仍以a相电流的正半周为例,其表达式如表3-3所示。
                          表3-3 采用Dobinson法时电流表达式
                                                  表3-3     采用Dobinson法时电流表达式
 
 
    由傅里叶分析可得交流侧电流基波有效值为
                                                (3-48)            (3-48)
 
而各次谐波含量为
              (3-49) (k为正整数)           (3-49)
 
若计算出结果为负值,则表示相位差180°,取其绝对值即可。将计算结果绘成曲线,如图3-22所示,rd的范围从零纹波直到电流由连续到将断续的极限情况(rd=1.5)。可以看出,交流侧电流中仍只含6k±1(k为正整数)次谐波,而电流的脉动使得5次谐波增大,但使其他谐波减小。
                                         电流纹波比rd
                                                                    电流纹波比rd
 
 
    分析过程中涉及到如何确定电流纹波比rd的问题。参考文献[75]中给出了通过计算加在电感上的电压在一个脉波内的积分来求电流纹波比的方法。

    首先,设
                 (3-50)         (3-50)
 
              (3-51)         (3-51)
 
于是,经推导可求出积分值如下:
          (3-52)          (3-52)
 
脉动电流的峰峰值即可由下式求出:
                         (3-53)                   (3-53)
 
式中 L——电流路径上的所有电感量,包括直流电感和两相的交流电感,即
                                                                     (3-54)          (3-54)
 
将式(3-53)代入式(3-47)即可求出电流纹波比rd。 
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