三相桥式6脉波相控整流和有源逆变优化方案

图4-6a和图4-6c分别为三相桥式相控整流和有源逆变电路，图4-6b和图4-6d分别为两种工况时的相量图。本书第2章中图2-10、图2-12和图2-13分别示出晶闸管触发延迟角α<90°时相控整流和α>90°时有源逆变的直流电压v_d和交流电流i_a波形。若交流电源线电压有效值为V₁，交流电源内电感为L₁，电源角频率ω=2πf=2π/T_S（T_S为交流电源周期），触发延迟角为α，则直流电压v_d的平均值（直流分量）V_D为

在三相桥式整流电路中每个电源周期T_S中，VT₁～VT₆6个开关依序每个开关通、断一次，v_d就脉动一次。因此，在一个电源周期T_S中，v_d脉动6次，故称之为6脉波直流电压。v_d中除直流分量V_D外还有n=6k次（k=1、2、3…，n=6、12、18…）电压谐波，n=6k次谐波幅值V_nm为

图4-6 三相桥式相控整流、有源逆变电路和相量图

若晶闸管触发延迟角α=0°，且忽略换流重叠压降，则有

当α=0°时，最低次即6次谐波电压幅值与直流电压平均值V_D的比值为5.7%。(www.xing528.com)

当α=90°时，谐波电压最严重，6次谐波电压幅值与交流电源线电压幅值的比值达到32.7%。

若直流回路电感很大以致直流电流近似恒定为I_d时，则交流电源电流i_a波形为120°方波。除基波外，还有n=6k±1次电流谐波，即n=5、7、11、13…等次电流谐波。a相电流瞬时值为

基波幅值；基波有效值

n=5、7、11、13等次谐波电流的幅值I_nm为

最低次（即5次）谐波电流幅值仅比基波电流幅值I_1m小5倍，即5次谐波电流达到基波电流的20%。因此，单个三相桥式相控整流和有源逆变特性不好，直流输出电压和交流电源电流都含有数值很大的谐波，不宜在直流输电系统中应用。此外，一个三相桥晶闸管电路也不可能满足高压直流输电中高电压要求。