Анализ гармонического состава выходного напряжения.

Напряжение на выходе УВ существенно отличается от синусоидального, т.к. в кривой выходного напряжения имются «вырезки», определяемые задержкой отпирания силовых ключей по отношению к точке естественной коммутации. Кроме того, на несинусоидальность выходного напряжения оказывает влияние коммутационное искажение формы выходного напряжения. При этом напряжение можно представить в виде суммы двух составляющих: постоянная составляющая, равная среднему значению выходного напряжения за период и сумма гармонических составляющих: Постоянную составляющую равную среднему значению выходного напряжения Ud, а частота каждой гармоники

Частота каждой гармоники зависит от её номера. Обозначение номера гармоники - .

- эквивалентное число фаз выпрямительного устройства.

- частота питающей сети равная 50Гц.

Частота 1-ой гармоники для однофазного двухполупериодного выпрямителя:

 

Для трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя частота -ой гармоники будет:

Чем выше, тем лучше для сети и потребителя.

Амплитуда гармонических составляющих зависит от:

-среднего значения выходного напряжения

-от номера гармоники

-от эквивалентного числа фаз

-от угла управления α

 

Выражение для амплитуды -ой гармоники:

 

где - среднее значение выходного напряжения УВ при:

(неуправляемая угловая скорость выпрямителя);

- угол задержки отпирания силовых ключей.

Амплитуда каждой гармоники зависит от номера гармоники, эквивалентного числа фаз и угла .

Введём понятие «коэффициент пульсаций» или подругому «относительное содержание гармоники»:

Коэффициент пульсаций первой гармоники:

Аналогичным образом можно определить коэффициенты пульсаций определённых гармоник для определённого эквивалентного числа фаз.

При эквивалентом числе фаз и при содержание первой гармоники:

а) для :

для однофазного мостового УВ

 

б) для :

для трёхфазного двухполупериодного мостового УВ

Т.о. меньшее содержание, т.е. меньшая амплитуда гармоник и их более высокая частота является неоспоримым преимуществом 3хфазных УВ по сравнению с 1но фазными.

Это значительно упрощает задачу сглаживания пульсаций выходного напряжения.

Представим графически зависимость содержания гармонической составляющей от угла управления при фазных значениях эквивалентного числа фаз :

 

 

 

 

Рис.19

 

Гармоники, имеющие нечётный номер 1,3,5,7,9 называют нечетными; гармоники, имеющие четный н6омер 2,4,6 называют чётными. Необходимо отметить, что наиболее опасными для потребителя (для двигателя) является нечетные, а именно 3, 5 и 7 гармоники.