] AC／DC开关电源谐波畸变的计算和测量

AD/da开关电源计算

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第 1卷第 7期 120 0 8年 7月

奄涤艘石 J lP l E S P L T CHNOL CW R U P Y E OGI S AND AP L C I E P I AT ONS

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A/ C开关电源谐波畸变的计算和测量 CD张银海 (河北亚澳通讯电源有限公司,北京 1 10 ) 0 30摘要:介绍了功率因数,谐波畸变概念,着重分析了 A/C开关电源谐波畸变的成因及其危害, CD

并提供了对谐波畸变计算和测量的方法. 关键词:开关电源;波畸变;谐功率因数

Ca e l t n a d M e s r fHa m o i so t n i lu a i n a u e o r n cDit ri n o o AC/ DC wic o e Po r S p l S t h M d we u p yZHNAG n ha Yi - i

(S U C mm nct nP w r u pyC . t. B in 1 10, C ia A A o u ia o o e p l o Ld, e ig 0 3 0 hn) i S jAb ta t h e ti t d c s t e p we a t ra d h r nc d s rin s r c:T e tx nr u e h o rfc o n a mo i it t,ma e e h ss o n lzn a s ffr ai n o o o k mp a i n a ay i g c u e o m t o o a d d s ev n f h r n c d so in i / wi h mo e p we u p y n r v d a s o ac l t g a d n is r i g o a mo i it r o n AC DC s t d o r s p l,a d p o i e me n f c lu ai n t c n me s r g h r n c dso in a u i a mo i itr o . n t

Ke wo d: wi h mo e p we u p y;h r n c d s rin;p we a t r y r s s t d o rs p l c a mo i itt o o o rfc o

中图分类号:N 6 T 8

文献标识码: D

文章编号:2 9 2 1(0 80— 07 0 0 1— 7 320 ) 0 4— 4 7

0引言 开关电源以其效率高,功率密度高而在电源领域中占主导地位.开关电源多数是通过整流器

1功率因数与谐波畸变 11功率因数定义 .

功率因数的定义为有功功率与视在功率之比,这里用 P ( 0 e Fc r来表示功率因数, F Pw r at ) o P表示有功功率,表示视在功率,,即有() 1

与电力网相接的,经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线性电路,在电网中会产生大量的谐波和无功功率而污染电网,成为电网最主要的谐波源之一 .针对高次谐波的危害, 19从 92年起国际上开始以立法的形式限制高次谐波,我

在纯阻性负载的理想情况下,电压波形和电

国国家技术监督局在 19 9 3年颁布了国家标准 G/159 9 ( BT 4 4 - 3电能质量公用电网谐波》 .国际电工委员会 (E ) 19 IC于 9 8年对谐波标准 IC 52进 E 55

流波形均为标准的正弦波,而且二者同相位,如图 1所示,此时有功功率与视在功率相等, P V,即=I 功率因数 P=;在电动机和变压器等感性负载 FI下,电流波形会滞后电压波形,即电流和电压存在相位差,如图 2所示,此时有功功率小于视在功率,功率因数 P= O~; F C S在容性负载情况下,电流波形超前电压波形,同

样存在相位差 .一般把 C S~叫做"移功率因数" Dsl e et Oq位 (i a mn pc

行了修正,另外还制定了 IC 10——标准, E 60 0 32强化对谐波污染的管理 .传统开关电源因谐波远远超标而面临前所未有的挑战,在新型低谐波畸变开关电源的设计过程中对电压,电流谐波畸变的准确计算和测量尤为重要 .收稿日期:0 7 0— 4 2 0— 9 1

F c r, at )或称 D F O q仅计算基波频率的功率 o P .C S~4 7

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第 1卷第 7 1期 20 0 8年 7月

圣涤艘 石罔P W ER S P L ECHNO OGI S A O U P YT L E ND P CA I AP U T ONS

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真度"或"总谐波畸变量"T HD (oa H r nc T t amoi l Ds ro ) io in的概念 .它是一个测量波形偏离纯正正 tt弦波程度的数值,值越大,形失真度越大,其波波.

形畸变越严重 . T HD有两种表示方法,种是 T%r一种一 HD,是 TD . H%f

T%r表示所有谐波分量有效值相对于 HD是图 1电流和电压同相

整个有效值 (基波+谐波分量 )的百分比; T D是表示所有谐波分量有效值相对于 H%f基波有效值的百分比.

// \ \图 2电流相位落后于电压角

设,为所有谐波分量的有效值, h即r———— —————————— T

I I+;……+: i I+ I厂——————————1一

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因数(即不考虑谐波效应 )此时, .有功功率等于视在功率与位移功率因数的乘积, P VC S~即= IO q.这 -也就是一般电工学里面讲的功率因数概念 . 当电流波形发生畸变后,即使电压为正弦波且电流与电压同相位,=,O q=,由于谐波 0 C S~I但

不同的标准需要 T D或 T%f实际 H%r HD .在应用中,一般所说的 T D大多指 T%f H HD o13谐波畸变的成因 -

对开关整流电路而言, CD A/C前端通常由桥式整流器和大容量滤波器组成,图 3所示 .如在这种电路中,只有当线路的峰值电压大于滤波电容两端的电压时,流元器件才有电流通过,整电压电流波形如图 4所示 .输入电流 i呈尖脉冲形式,这

电流的存在,有功功率并不等于视在功率 .功率因 数 P也就不等于 C S~ F O q了.于是,入"变因数 ( i ot nF co)概引畸 D s ro at" t i r念,即把基波电流有效值与总的电流有效值之比 (即基波电流相对值 )为畸变因数 .此时功率因成数则为位移因数和畸变因数的乘积 . 设基波电流有效值为,'总的电流有效值

为 l,则,

I

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一

一

=

C-

负载●

-

争Cq×S×STO~ O~ Cq -式中:孚为输入电流的波形畸变因数.』=

( 2 )图 3整流电路 ,,,,, ,

可见,功率因数由输入电流的波形畸变因数

以及基波电流的位移因数 C S~ O q决定. O q越 C S~小,则设备的无功功率越大,设备利用率越低;越小,表示设备的无功功率越大,成电流波形畸造

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变,电网造成污染,对使功率因数变低,严重时会造成电子设备损坏 .1 谐波畸变 . 2

为了表示波形畸变的程度,引入了"总谐波失

图 4输入电压,流波形 电

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★嗣■技术 ACD/C开关电源谐波畸变的计算和测量——

种电流中除了含有基波分量外,还含有一系列奇次谐波 . 针对开关电源产生谐波的成因,在目前的大部分开关电源中都采用了谐波抑制措施,通常抑

() 4导致低压配电设备工作异常,谐波畸变可使配电用低压电器设备(断路器,电保护器,漏接触器,热继电器等)发生故障.谐波电流使低压电器设备铁损,损增加,肤效应加剧,而产生铜集从

制开关电源产生谐波的方法主要有两种:一是被

动法,即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或滤除谐波;二是主动法,即设计新一代高性能整流器,它具有输入电流为正弦波,波含量低以及功谐

异常发热,误动作等故障. () 5导致电网的各类保护及自动装置产生误

动或拒动,特别在广泛应用的微机保护,综合自动化装置中表现突出,易引起区域系统瓦解,容造成故障扩大等恶性后果,甚至造成突发火灾等严重后果 .

率因数高等特点,即具有功率因数校正功能.采用功率因数校正电路的开关电源,其功率因数可达09~ .,似于 1具有低污 …… 此处隐藏：4601字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……