整流電流斷續(xù)的波形系數(shù)估算重點(diǎn)

1、整流電流斷續(xù)的波形系數(shù)估算摘 要：提出一個(gè)簡(jiǎn)便實(shí)用的估算單相和三相晶閘管整流電流波形系數(shù)的途徑， 并給出一些計(jì)算數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：整流電路 電流波形系數(shù) 晶閘管目前，鉛酸蓄電池化成和充放電電源廣泛使用的是晶閘管全控整流電源。一般 講，晶閘管可控整流電源的輸出直流電流連續(xù)，可減小電網(wǎng)和電池負(fù)載側(cè)電流 的畸變和脈動(dòng)，有利于提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以及減小電路和電池中附加損耗。然 而，在晶閘管可控電源對(duì)蓄電池充電時(shí)，斷續(xù)的充電電流是可以接受的，常常 會(huì)有增大充電容量和縮短充電時(shí)間的效果。為此，需要了解整流電流斷續(xù)時(shí)的 波形系數(shù)，以便正確計(jì)算出整流變壓器繞組銅耗電量和晶閘管器件容量的大 小?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)中

2、缺少這方面的數(shù)據(jù)，計(jì)算出錯(cuò)將會(huì)出現(xiàn)變壓器溫 升過高以及晶閘管器件容量選取偏小或偏大等問題。本文將給出一個(gè)簡(jiǎn)便實(shí)用 的估算整流電流波形系數(shù)值的途徑。1 基本電路及電流方程單相或三相晶閘管全控整流電源對(duì)蓄電池充電的原理電路分別如圖1(a) 和圖1(b) 所示，即電源接有反電勢(shì)性質(zhì)的負(fù)載，輸出的整流電流 id 分別用以下方程 表示：1.1 單相電路1.2 三相電路OW31 W(2)式中L棗平波電感，R棗主電路電阻，E棗蓄電池電勢(shì)，U2和UI棗交流相電壓 和線電壓有效值，3棗電網(wǎng)角頻率，時(shí)間坐標(biāo)的起點(diǎn)選在控制角 =0的時(shí)刻。2 斷續(xù)狀態(tài)下電流波形系數(shù)計(jì)算2.1 單相整流電路中電流斷續(xù)的邊界條件是id(

3、 3 t=O)=id( 31= 0 )=0 0< 0 < n(3)式中導(dǎo)通角0將從式(5)中解出。式( 1)的電流 id 表達(dá)式為( 4)a、有如下關(guān)id( 3 t)=式中，而導(dǎo)通角0與電路參數(shù)£、系( 5)于是電流的平均值 Id. 0 則用下式計(jì)算：(6)電流的有效值 Irms. 0 則用下式計(jì)算式中7)(8)2.2 三相整流電路中電流斷續(xù)的邊界條件（9）式（ 2）的電流解表達(dá)式為id（ 3 t）=（10）(11)式中£ =電流的平均值 要用下式計(jì)算 :（12）電流的有效值 則要用下式計(jì)算式中由以上所述，依據(jù)式（ 6）、（ 7）、（ 8）和式（ 12）、（ 1

4、3）、（ 14）分別計(jì) 算出不同的 、tg 和 組合下單相和三角整流電流斷續(xù)波形系數(shù)Kf=lrms. 9 /Id. B值與導(dǎo)通角B值之間的關(guān)系點(diǎn)，表1和表2分別列出部分計(jì)算數(shù)據(jù)，并將各點(diǎn)分別畫在圖2和圖3中。圖中各點(diǎn)分布情況表明，Kf隨9 增大而減小。在圖2中當(dāng)導(dǎo)通角9趨近n （即180。）時(shí)單相整流電流波形系數(shù) Kf趨于1.1。圖3中當(dāng)導(dǎo)通角9趨近n /3（即60。）時(shí)三相整流電流波形系數(shù)也趨于1.1。 即不論單相還是三相整流電路，只要電流達(dá)到斷續(xù) /邊續(xù)臨界點(diǎn)，其波形 系數(shù)均趨近于1.1。三相整流電路的電流波形系數(shù)一些計(jì)算數(shù)據(jù)，如表 3中所 示，清晰地說明這一點(diǎn)。表1單相整流電流波形系數(shù)的

5、計(jì)算值65085011000.51.01.52.00.50.5KfKfKfKfKfKf44010.5 02.214.50.8580270 2.751.790.7900 1.56900 1.510301050700400 2.371.471.451.760.61000109011501170780500 2.11.481.421.391.371.640.51070118012501290870590 1.91.441.361.331.311.580.41150127013401390940660 1.741.371.311.281.261.520.312201350143014901.331.2

6、71.241.220.11350152.5 0162016801.271.221.181.15表2三相整流電流波形系數(shù)的計(jì)算值500 65 O0.8 0.6 0.6 0.7KfKfKfKf=0.25250 1.71450 1.27270 1.64170 2.080.5280 1.6549.5 01.20300 1.55190 1.941.0300 1.56550 1.15320 1.43200 1.901.5300 1.54570 1.13330 1.41200 1.97表3 9 =600時(shí)電流波形系數(shù)的計(jì)算值0.8 0.6 0.3KfKfKf=0.2518.5 0350 1.09055.5

7、01.0971.1030.5240 1.09849.5 06201.0971.1011.0280 1.093460 1.0986501.0961.5300 1.10470 1.10368.2 01.095圖2 單相整流電流波形系數(shù) 圖3 三相整流電流波形系數(shù)3 斷續(xù)電流波形系數(shù)的估算表1、2和3中的數(shù)據(jù)表明，電流波形系數(shù) Kf值直接由導(dǎo)通角9值所決定，盡 管同一個(gè)9值可以是由不相同組合參數(shù)、tg和 得到的。由此推測(cè)到，當(dāng)tg =0和 =0時(shí)，即整流電路有純電阻負(fù)載時(shí)，波形系數(shù)值也應(yīng)當(dāng)由導(dǎo)通角的 大小來確定。單相和三相整流電路在純電阻負(fù)載時(shí)，其斷續(xù)電流波形系數(shù)的計(jì)算公式分別如 式（15）和（16

8、）所示，它直接顯示波形系數(shù) KfR與導(dǎo)通角9之間的函數(shù)關(guān) 系。3.1 單相整流電路0< < (15)3.2 三相整流電路中0< < (16)將上述兩式所示的函數(shù)關(guān)系分別以虛線畫在圖 2和圖 3中，與上一節(jié)所得的計(jì) 算點(diǎn)相比較，同一 9值時(shí)兩者波形系數(shù)值的偏差均在土 5%之內(nèi)?？梢姴徽撜?電路有何種性質(zhì)的負(fù)載，用式（ 15）或（ 16）作為單相或三相斷續(xù)電流波形系 數(shù)的估算是可行的，無(wú)需進(jìn)行式（ 6）- （8）或（ 12）- （14）那樣繁瑣的計(jì)4 結(jié)語(yǔ)綜上所述可得出如下結(jié)論，斷續(xù)以及斷續(xù) / 連續(xù)邊界的整流電流波形系數(shù)直接由 其導(dǎo)通角來決定，無(wú)需關(guān)注運(yùn)行參數(shù)控制角、平波參數(shù)和電勢(shì)值等組合情況， 使一個(gè)預(yù)想為較為繁