整流装置交流侧谐波电流的相位⒈ 确定谐波电流相位的要点⑴ 不同次数(频率)谐波电流相互间无向量关系,不能进行向量计算。
① 不同次数谐波的周期用时间来表示是不相等的:不同次数谐波的频率1f n f n ⋅=,不同次数谐波的周期用时间表示则为: 111f n f T n n ⋅== 基波频率Z H f 501= 基波的周期s f T 02.0111==。
5次谐波的周期s f T 004.0155==; 7次谐波的周期s f T 003.0177≈=。
② 不同次数谐波的周期用角度来表示是相同的:ππϑ22=⋅⋅=n n n T f⑵ 在等效p 相整流系统中,1+=pK n 次谐波电流的相序为正序;1-=pK n 次谐波电流的相序为负序。
对于正序,顺时针方向为滞后;对于负序,顺时针方向为超前。
当整流变压器网侧绕组△联结时,正序及负序谐波的线电流均较相应同次谐波的相电流滞后30°,这30°的相位移对于不同次谐波所代表的时间是不相等的。
另外,虽然正序及负序谐波的线电流均滞后相应同次谐波的相电流滞后30°,但是它们向量图的画法却不相同。
()BL n i ()CA n i ()CL n i()AL n i()CL n i ()BL n i B ()AL n 图1 网侧绕组△联结时正序谐波线、相电流相位关系()CL n i ()CA n i ()BL n i()AL n i) ()BL n i ()CL n i C ()AL n 图2 网侧绕组△联结时负序谐波的线、相电流相位关系⑶ 整流装置阀侧交流电压对于网侧交流电压相位上是有所移动的,若确定装置网侧交流电流的相位关系时,应注意以下两点:① 整流变压器阀侧电流基波相位在不控整流时与阀侧电压相位是一致的。
因此网侧交流电流与阀侧交流电流相位差等于阀侧电压与网侧电压的相位差。
在绘制不同次谐波的向量图时,该相位差均为同一数值,不因谐波次数而异,也与移相方式无关。
② 若整流变压器阀侧电压滞后网侧电压一个角度时,则按阀侧电流相位确定网侧电流的相位,即在阀侧电流相位的基础上向超前方向转动同一角度。
反之,若阀侧电压超前网侧电压一个角度,在确定网侧电流的相位时,则在阀侧电流相位的基础上向滞后方向转动这一角度。
⒉ 谐波电流相位确定之例1:采用双绕组双分裂结构的整流变压器,一组为Dd0联结的三相桥式系统;另一组为Dy11联结的三相桥式系统,构成12脉波整流。
确定两组三相桥式系统中5、7、11、13、17、19、23、25次谐波的相位关系。
讨论:⑴ 以Dd0联结为基准。
因为Dy11联结的阀侧电压相位是要超前于网侧电压30°,而Dd0联结的阀侧电压与网侧电压同相位,所以Dy11联结的阀侧电压相位较Dd0联结的阀侧电压相位也超前30°;相应地Dy11联结的阀侧基波电流相位也要超前Dd0联结的阀侧基波电流相位30°。
⑵ 对于阀侧5次谐波电流而言,Dy11联结的5次谐波电流相位要超前Dd0联结的5次谐波电流相位150305=⨯°,即()115Dy a I 超前()05Dd a I 150°(与基波转向同,逆时针方向)。
对于阀侧7次谐波电流而言,Dy11联结的7次谐波电流相位要超前Dd0联结的7次谐波电流相位210307=⨯°,即()117Dy a I 超前()07Dd a I 210°(与基波转向同,逆时针方向)。
⑶ 当按阀侧谐波电流相位绘制网侧谐波电流(()115Dy A I 、()117Dy A I 、()05Dd A I 、()07Dd A I )时,Dd0联结的阀侧、网侧谐波电流(()05Dd a I 、()05Dd A I )同相位;而Dy11联结的()115Dy A I 、()117Dy A I 均在()115Dy a I 、()117Dy a I 的位置上按各自相序的滞后方向旋转30°(5次谐波为逆时针,7次谐波为顺时针)。
见下图:I ()05Dd A I (7Dd a I )05×30° 7×30°=210()115Dy a I ()115Dy A I (7Dy A I ()117Dy a(a )5次谐波 (b )7次谐波图3 12脉波整流系统中5、7次谐波电流的相位关系从图3可以看出:在两组三相桥式12脉波整流系统中,网侧线电流中的5次及7次谐波相位均相差180°。
若两组三相桥的负荷相等,则这两次谐波相互抵消,亦即在电网电流中没有这两次谐波(17及19次谐波也是如此)。
⑷ 对于阀侧11次谐波电流而言,Dy11联结的11次谐波电流相位要超前Dd0联结的11次谐波电流相位3303011=⨯°,即()1111Dy a I 超前()011Dd a I 330° (与基波转向同,逆时针方向)。
对于阀侧13次谐波电流而言,Dy11联结的13次谐波电流相位要超前Dd0联结的13次谐波电流相位3903013=⨯°,即()1113Dy a I 超前()013Dd a I 390° (与基波转向同,逆时针方向)。
⑸ 当按阀侧谐波电流相位绘制网侧谐波电流(()1111Dy A I 、()1113Dy A I 、()011Dd A I 、()013Dd A I )时,Dd0联结的阀侧、网侧谐波电流(()011Dd a I 、()011Dd A I )同相位;而Dy11联结的()1111Dy A I 、()1113Dy A I 均在()1111Dy a I 、()1113Dy a I 的位置上按各自相序的滞后方向旋转30°(5次谐波为逆时针,7次谐波为顺时针)。
见下图:()011Dd a I ()011Dd A I ()115Dy A I ()1113Dy A I ()013Dd a I ()013Dd A I()1111Dy a I (7Dy a I 11×30°=150 13×30°=3900(a )11次谐波 (b )13次谐波图4 12脉波整流系统中11、13次谐波电流的相位关系从图4可以看出:在两组三相桥式12脉波整流系统中,网侧线电流中的11次及13次谐波相位差均为0°。
若两组三相桥的负荷相等,则这两次谐波电流相互相加,亦即在电网电流中这两次谐波电流是单组6脉波整流的两倍(23及25次谐波也是如此)。
3 谐波电流相位确定之例2:两台12脉波整流装置并联运行,其中一台移相+7.5°,另一台移相-7.5°,构成24脉波整流。
由于装置的内部原因,两台整流装置中均有剩余的非特征5次及7次谐波存在。
确定两台整流装置中5次及7次;11次及13次谐波的相位关系。
讨论:产生剩余非特征谐波的原因相同,两台12脉波整流装置中各自剩余的5次谐波大小相等(7次、11次、13次、17次、19次谐波也如此)。
⑴ 5次、7次、17次、19次谐波的位关系以移相+7.5°的整流装置为基准,则移相-7.5°的整流装置中阀侧基波电流相位滞后其15°,所以移相-7.5°的整流装置中阀侧剩余的5次谐波电流将较移相+7.5°的整流装置中的阀侧剩余的5次谐波电流滞后75155=⨯°(与基波转向同,顺时针方向)。
然后再按照两台整流装置的阀侧的5次谐波电流相位绘制出各自网侧的5次谐波电流:+7.5°的整流装置向滞后方向(注意5次为负序,逆时针方向)转7.5°,-7.5°的整流装置向超前方向转7.5°。
同理,可以绘出剩余7次谐波的向量图。
A I 5 Ⅰa I 7Ⅱ5° ⅡA I 5 ⅡA I 7 Ⅱa 7 系统图 5次谐波电流相位 7次谐波电流相位 图5 构成24脉波两台整流装置并联运行系统5次及7次谐波电流相位关系从图5可以看出分别移相+7.5°、-7.5°的两台整流装置网侧所剩余的5次及7次谐波电流均是有90°的相位差,所以24脉波整流装置中的5次、7次网侧谐波电流是单台12脉波整流器中剩余的5次、7次谐波电流的2倍。
两台整流装置网侧所剩余的17次、19次谐波电流也是有90°的相位差,所以在24脉波整流装置中的17次、19次网侧谐波电流也是单台12脉波整流器中剩余的17次、19次谐波电流的2倍:Ⅰ17 ⅠA I 19A I 17 a I 85°17次谐波电流相位 19次谐波电流相位图6 构成24脉波两台整流装置并联运行系统17次及19次谐波电流相位关系⑵ 11次及13次谐波的相位关系以移相+7.5°的整流装置为基准,则移相-7.5°的整流装置中阀侧基波电流相位滞后其15°,所以移相-7.5°的整流装置中阀侧剩余的11次谐波电流将较移相+7.5°的整流装置中的阀侧剩余的11次谐波电流滞后1651511=⨯°(与基波转向同,顺时针方向)。
然后再按照两台整流装置的阀侧的11次谐波电流相位绘制出各自网侧的11次谐波电流:+7.5°的整流装置向滞后方向(注意11次为负序,逆时针方向)转7.5°,-7.5°的整流装置向超前方向转7.5°。
同理,可以绘出剩余13次谐波的向量图。
ⅠA I 11 7.5°Ⅰa I 11 Ⅰa I 13 7.5° ⅠA I 1311×15°=165°13×15°=195°ⅡA I 11 7.5° Ⅱa I 11 Ⅱa I 13 7.5°ⅡA I 1311次谐波电流相位 13图7 构成24脉波两台整流装置并联运行系统11次及13次谐波电流相位关系 从图7可以看出分别移相+7.5°、-7.5°的两台整流装置网侧所剩余的11次及13次谐波电流均是有180°的相位差,若台整流装置的负荷相等,则这两次剩余谐波将相互抵消,亦即在电网电流中没有这两次剩余谐波。
对于构成24脉波两台整流装置并联运行系统在中的23次及25次谐波电流的相位关系,可以按照上面的方法绘制出分别移相+7.5°、-7.5°的两台整流装置网侧谐波电流的相位差均为0°,亦即在电网电流中这两次谐波电流是单台整流装置谐波电流量的两倍。