交流侧谐波的分析
阻感负载的整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后是众所周知的。而实际上,直流侧含有滤波电容的整流电路也是污染严重的谐波源。由直流电压源供电的逆变或斩波装置,其直流电压源大多就是由二极管整流后再经电容滤波得到的。近年来,这类装置迅速普及,如电压型变频装置、开关电源和不间断电源等,其对电网的谐波污染问题越来越突出。特别是数量巨大的民用负载,如彩色电视机、个人电脑等精密家用电器和办公设备,都是内含开关电源的,它们的日益普及带来的谐波污染问题是非常严重的。对带滤波电容整流电路交流侧谐波的分析已经成为谐波源分析这个领域新的关注焦点之一。
目前,有关这方面的研究已有多篇文献发表,但大多将滤波电容视为无穷大,这与实际情况相差较远。也有文献考虑滤波电容为有限值[86~93],有的采用时域仿真的方法,但因为电路参数较多,很难归纳出反映交流侧谐波特性与各电路参数关系的结论;有的采用频域分析方法,试图给出谐波特性的解析表达式,但其推导过程中的近似处理过多,也未能揭示出交流侧与谐波有关的性能指标和电路参数的关系。
本节先求出交流侧电流的时域表达式再进行傅里叶分析,分别对电容滤波型桥式整流电路和感容滤波型桥式整流电路的交流侧谐波和功率因数进行讨论,求出与谐波有关的交流侧性能指标的解析表达式,绘出功率因数及各次谐波含量与电路参数的关系曲线,从而明确揭示其与电路参数的关系。