非正弦周期电流电路的计算 (2).pptVIP

非正弦周期电流电路 下页 上页 返回 一、谐波的危害： 谐波对供电设备的危害： 电力变压器和发电机损耗增大，产生过热损坏； 电缆过热，绝缘老化； 电力电容器介质损耗增大、过热； 中线电流增大、过热。 电力电子设备越来越广泛地应用在工业和商业，例如：变频调速设备、整流器、不间断电源UPS、电焊机、计算机、电视机、节能灯、复印机等。这些非线性负荷在给人们的生产和生活带来便利的同时，会产生大量的谐波并注入到电网，导致电流和电压波形畸变，电能质量下降，并危害电网及电网的其它设备。 10.5 滤波器简介 谐波对用电设备的危害： 敏感性负载受干扰，计算机出错，死机； 保护装置异常动作，开关误跳闸； 伺服电机产生脉动，交流电机产生振动，噪音增大； 产生线路传导电磁干扰，数字传输故障； 照明设备和显示器产生闪烁。 谐波对电网的危害： 电网的品质变坏，波形失真增大，频率改变； 过度地消耗电网中的无功功率和电流有效值； 电网的负担加重，可用容量下降。 非正弦周期电流的、电压的存在，既是不可避免的，有时也是人为的、或是需要的。在某些领域中，它是有害的，而在另一些领域中，它又是不可或缺的。例如，在通信等系统中，它们常常是信息的携带者，或是信号处理的手段。 二、滤波器的基本概念 工程上广泛应用感抗和容抗对各次谐波的反应不同这一性质，将电感和电容组成不同的电路，接在输入和输出之间，让某些所需频率分量顺利通过而抑制某些不需要的分量，这种电路称为滤波器。 低通滤波器(low-pass filter)，电感L对高频电流有抑制作用，电容对高频电流起分流作用，输出的高频电流分量大大减小，低频电流能顺利通过。 高通滤波器(high-pass filter)，电容C对低频分量有抑制作用，电感对低频分量有分流作用，输出的低频电流大大减小，高频电流能顺利通过 。 滤波器利用感抗?L、容抗1/ ?C与电路的频率的关系来实现。按结构分，通常又分为T型滤波器、?型滤波器等。 三、非正弦周期信号下的谐振滤波器 在非正弦周期电压和电流作用下电路的谐振要更复杂一些。现有一非正弦周期电压作用在 RLC 串联电路上，由第 k 次谐波分量引起的第 k 次电流谐波分量的有效值为 若 L 可调节，则当 时发生 k 次谐波谐振，且 谐振时 L 的值与谐波次数 k 的平方成反比。 右图的虚线表达了三个电流谐波分量的谐振曲线。 右图的红线表达了总的电流有效值。 ① L = 0 ② L = ? 两个极端情况 利用调谐到一定频率上的 LC 串联支路和并联支路，可构成谐振滤波器。谐振滤波器可用来滤除(或选择)信号中的某个或某些谐波分量，使这些谐波分量不能进入(或进入)负载。图示滤波器为可使某个单一频率的谐波分量进入负载的谐振滤波器。 该滤波器中串联谐振电路和并联谐振电路的谐振频率均为某 k 次谐波频率 ?k，则 k 次谐波电流可畅通无阻地通过 L1C1 串联谐振电路，而不能通过 L2C2 并联谐振 电路。因此该谐波电流流经负载，其它频率的谐波电流则在 L1C1 上造成较大的电压。而电流则大部分被电感 L2 (低频)和电容 C2 (高频)分流，致使负载上主要保留了 k 次谐波。 L1C1 调到对 p 次谐波发生谐振，L2C2 调到 q 次谐波发生谐振。则 p 次谐波电流不能通过 L1C1 并联电路，而 q 次谐波电流又从 L2C2 串联电路分流。故该滤波器能滤除 p 次及 q 次谐波。 例6 已知u = U1msin(100t + ?1) + U3msin(300t + ?3)，C1 = 0.25μF。求电 路能完全滤掉三次谐波而使基波畅通时的L、C的值。 解 由题意，电路在基波时发生串联谐振 (阻抗为最小)；三次谐波时发生并联 谐振(阻抗最大)。即： 解得： 例7 图(a)中LC构成滤波电路，其中L = 5H，C = 10μF。设输入为 工频正弦经全波整流电压，如图(b)所示，电压振幅Um =