三相桥式全控整流电路谐波分析与治理

79 ELECTRONICS WORLD 探索与观察 三相桥式全控整流电路谐波分析与治理 山东科技大学 尹晓钢山东开元电力工程 周倩倩山东科技大学 赵胜芳 冯展华 陆新秀 【摘要】以应用最为广泛的变流器整流电路三相桥式全控整流电路为例，对电路交流测谐波进行了相应的预测，然后运用PSCAD仿真软件建立仿真模型，通过仿真得到的波形以及数据验证了针对交流侧谐波分量分析结果的正确性；通过设立滤波器模型并安装在电路上有效的减少了交流侧电压的纹波含量，证实了无源滤波器在滤除谐波方面的重要作用。 【关键词】谐波；PSCAD；仿真；无源滤波器 对于谐振通常是指在供电系统当中利用傅里叶级数分解的方式对周期性的非正弦电量进行处理，从而受到由许多正弦函数构成的无穷级数，这些正弦分量当中不仅含有与电网基波频率相等的分量，还包括长期的小于基波频率的分量，这些分量就是所谓谐波。通常情况下二极管整流装置都是利用滤波原理进行控制，这些装置从电力当中吸收正弦波的一部分，给电网留下了长期的非完整的正弦波从而造成供电当中谐波成分大大增加。目前晶闸管整流装置应用最为普遍的整流模式为三相桥式全控整流整流电路谐波分析，以三相桥式全控整流电路为例，通过 PSCAD建模仿真，对该电路中形成的谐波进行研究。

1 仿真电路建模的构建 利用PSCAD软件创建三相桥式全控整流电路[1]的仿真模型,交流电源采用Three Phase Voltage Source Model 2模型，有一定电阻，线电流有效值设为230kV；晶闸管采用宽脉冲触发方式，利用Voltage Controlled Oscillator模块和Interpolated Firing Pulses模块产生所需触发脉冲；电阻 R=10Ω，电感 L=5 H，频率 f=50 HZ，在ωL>>R 条件下，对电路进行仿真，仿真电路图如图1所示。 图1 仿真电路图 通过修改不同的触发延迟角α使得得到不同的输出波形，并运用FFT（快速傅里叶变换）模块[2]将各次谐波分离出来以供观察。 2 交流侧谐波分析 以α =30。为例，此时交流侧A相电流Ia应为正负半周各120。的方波，电感足够大整流电路谐波分析，直流侧电流为一条直线，Ia有效值与直流电压的关系要为： (1) 通过仿真得到的波形如图2所示。 (a)输出电流波形 (b)交流侧A相电流波形图2 α=30。时仿真波形利用傅里叶级数分解将Ia展开可得（Io为直流侧输出电流）： (2) 其中电流基波有效值为： (3) 各次谐波有效值为： (4) 通过前面的预测过程可得，在Ia中只含有奇次谐波，而且随着谐波次数的不断增大，各次谐波的占有量逐渐减少；各次谐波的有效值与频域次数成反比，与基波有效值的差值为串扰次数的倒数。

在仿真中运用FFT模块可以受到Ia的基波与各次谐振的有效值仿真结果如图3所示。 图3 Ia的基波与各次谐振有效值 从条形表中可以读出I1=19.0875，I5=3.8544,I7=2.6820,I11=1.7657,I13=1.431 4,以及Io=24.51，经过验证符合得到的关系式，但存在相当小的偏差，从而验证了针对交流侧A相谐波电压分量的预测。类比上述A相谐波电压的预测过程，B,C两相谐波电流或者谐振电压也可以进行类似的预测。 3 交流侧谐波处理 谐波问题与供电系统的电力质量密切相关，谐波抑制问题关键在于降低注入系统中的纹波电流，从而将杂讯功率控制在一定的范围之内。 DOI:10.19353/j.cnki.dzsj.2016.23.065 80 ELECTRONICS WORLD 探索

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