整流電流斷續(xù)的波形系數(shù)估算重點

1、整流電流斷續(xù)的波形系數(shù)估算摘 要：提出一個簡便實用的估算單相和三相晶閘管整流電流波形系數(shù)的途徑， 并給出一些計算數(shù)據(jù)。關鍵詞：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)和電池負載側(cè)電流 的畸變和脈動，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蓄電池充電時，斷續(xù)的充電電流是可以接受的，常常 會有增大充電容量和縮短充電時間的效果。為此，需要了解整流電流斷續(xù)時的 波形系數(shù)，以便正確計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)有的設計資料和手冊中

2、缺少這方面的數(shù)據(jù)，計算出錯將會出現(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。本文將給出一個簡便實用 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，即電源接有反電勢性質(zhì)的負載，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，U2和UI棗交流相電壓 和線電壓有效值，3棗電網(wǎng)角頻率，時間坐標的起點選在控制角 =0的時刻。2 斷續(xù)狀態(tài)下電流波形系數(shù)計算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)式中導通角0將從式(5)中解出。式( 1)的電流 id 表達式為( 4)a、有如下關id( 3 t)=式中，而導通角0與電路參數(shù)£、系( 5)于是電流的平均值 Id. 0 則用下式計算：(6)電流的有效值 Irms. 0 則用下式計算式中7)(8)2.2 三相整流電路中電流斷續(xù)的邊界條件（9）式（ 2）的電流解表達式為id（ 3 t）=（10）(11)式中£ =電流的平均值 要用下式計算 :（12）電流的有效值 則要用下式計算式中由以上所述，依據(jù)式（ 6）、（ 7）、（ 8）和式（ 12）、（ 1

4、3）、（ 14）分別計 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值與導通角B值之間的關系點，表1和表2分別列出部分計算數(shù)據(jù)，并將各點分別畫在圖2和圖3中。圖中各點分布情況表明，Kf隨9 增大而減小。在圖2中當導通角9趨近n （即180。）時單相整流電流波形系數(shù) Kf趨于1.1。圖3中當導通角9趨近n /3（即60。）時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，只要電流達到斷續(xù) /邊續(xù)臨界點，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)一些計算數(shù)據(jù)，如表 3中所 示，清晰地說明這一點。表1單相整流電流波形系數(shù)的

5、計算值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時電流波形系數(shù)的計算值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值直接由導通角9值所決定，盡 管同一個9值可以是由不相同組合參數(shù)、tg和 得到的。由此推測到，當tg =0和 =0時，即整流電路有純電阻負載時，波形系數(shù)值也應當由導通角的 大小來確定。單相和三相整流電路在純電阻負載時，其斷續(xù)電流波形系數(shù)的計算公式分別如 式（15）和（16

8、）所示，它直接顯示波形系數(shù) KfR與導通角9之間的函數(shù)關 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)關系分別以虛線畫在圖 2和圖 3中，與上一節(jié)所得的計 算點相比較，同一 9值時兩者波形系數(shù)值的偏差均在土 5%之內(nèi)。可見不論整流 電路有何種性質(zhì)的負載，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，無需進行式（ 6）- （8）或（ 12）- （14）那樣繁瑣的計4 結語綜上所述可得出如下結論，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 其導通角來決定，無需關注運行參數(shù)控制角、平波參數(shù)和電勢值等組合情況， 使一個預想為較為繁