谐波和无功功率.ppt

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1、整流电路的谐波和功率因数三、R、L负载时交流侧谐波和功率因数分析二、谐波与功率因数分析的基础四、整流输出电压和电流的谐波分析五、抑制谐波与改善功率因数一、谐波与功率因数的危害许多电力电子装置要消耗无功功率，会对公用电网带来不利影响。无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致设备容量增加。无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加使线路电压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动一、谐波与功率因数的危害电力电子装置还会产生谐波，对公用电网产生危害。谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设

2、备的效率，大量的3次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾谐波影响各种电气设备的正常工作谐波会引起电网局部的并联谐振和串联谐振谐波会导致继电保护和自动装置的误动作谐波会对邻近的通信系统产生干扰。A.电网电压正弦波相电压波形畸变率极限用户供电电压(KV)0.386或1035或63110电压畸变极限(％)５４３1.5许多国家都发布了限制电网谐波的国家标准，或由权威机构制定限制谐波的规定。国家标准（GB/T14549-93）《电能质量公用电网谐波》从1994年3月1日起开始实施。B.用户单台变流设备接入电网的允许容量用户供电

3、电压(kV)设备型式允　许　接　入　容　量(KVA)3脉波6脉波12脉波0.38不控半控全控－－－23063.990310－1506或10不控半控全控400－－12004806003000－150035或63不控半控全控660－－17007408503900－1900110及以上不控半控全控1000－－44002300370011000－9700二、谐波和无功功率分析基础1.谐波满足狄里赫利条件，可分解为傅里叶级数基波（fundamental）——在傅里叶级数中，频率与工频相同的分量谐波——频率较基波频率大于1整数倍的

4、分量谐波次数——谐波频率和基波频率的整数比n次谐波电流含有率以HRIn（HarmonicRatioforIn）表示电流谐波总畸变率THDi（TotalHarmonicdistortion）定义为2.功率因数（1）正弦电路中的情况电路的有功功率就是其平均功率：视在功率为电压、电流有效值的乘积，即S=UI无功功率定义为：Q=UIsinj功率因数l定义为有功功率P和视在功率S的比值：此时无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间有如下关系：功率因数是由电压和电流的相位差j决定的：l=cosj二、谐波和无功功率分析基础（2）非正弦

5、电路中的情况有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同，功率因数仍由式定义。公用电网中，通常电压的波形畸变很小，而电流波形的畸变可能很大。因此，不考虑电压畸变，研究电压波形为正弦波、电流波形为非正弦波的情况有很大的实际意义。二、谐波和无功功率分析基础（3）非正弦电路的有功功率设正弦波电压有效值为U，畸变电流有效值为I，基波电流有效值及与电压的相位差分别为I1和j1。这时有功功率为：P=UI1cosj1功率因数为：基波因数——n=I1/I，即基波电流有效值和总电流有效值之比位移因数（基波功率因数）——cosj1可

6、见：功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个因素共同决定的。二、谐波和无功功率分析基础**（4）非正弦电路的无功功率定义很多，但尚无被广泛接受的科学而权威的定义一种简单的定义是仿照式给出的：这样定义的无功功率Q反映了能量的流动和交换，目前被较广泛的接受，但该定义对无功功率的描述很粗糙。二、谐波和无功功率分析基础无功功率采用符号Qf，忽略电压中的谐波时有：Qf=UI1sinj1在非正弦情况下，，因此引入畸变功率D，使得：比较式，可得：忽略电压谐波时这种情况下：Qf为由基波电流所产生的无功功率，D是谐波电流产生的无功功率

7、。二、谐波和无功功率分析基础三、R、L负载时交流侧谐波和功率因数分析1.单相桥式全控整流电路1）忽略换相过程和电流脉动，带阻感负载，直流电感L为足够大（电流i2的波形）2）变压器二次侧电流谐波分析：n=1,3,5,…电流中仅含奇次谐波各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数3）功率因数计算基波电流有效值为i2的有效值I=Id可得基波因数为电流基波与电压的相位差就等于控制角，故位移因数为所以，功率因数为三、R、L负载时交流侧谐波和功率因数分析2.三相桥式全控整流电路1）阻感负载，忽略换相过程

8、和电流脉动，直流电感L为足够大2）以=30为例，交流侧电压和电流波形如图中的ua和ia波形所示。此时，电流为正负半周各120的方波，其有效值与直流电流的关系为三相桥式全控整流电路带阻感负载a=30时的波形二、R、L负载时交流侧谐波和功率因数分析3）变压器二次侧电流谐波分析：电流基波和各次谐波有效值分别为电流中仅含6k1（