江苏大学 电力电子技术.doc
江苏大学 电力电子技术
1、电力电子多重化技术是指在大功率电力电子电路中，采用若干个相同结构的电路拓扑经过移相处理后进行串联或并联连接，组成输入侧或输出侧等效多脉波的电路形式，有利于降低谐波、减小无功、提高电力电子装置的电压等级及装置容量。
在高频工作场合，电力电子多重化技术还可以降低单元电路的工作开关频率以提高整体电路的工作频率，最大限度地利用全控型开关器件开关频率与通流能力、耐压水平的综合效力。
包括串联多重化和并联多重化，串联多重化除了降低谐波含量、提高功率因素外主要用于高电压场合，以提高电力电子装置的电压等级；并联多重化除了降低谐波、提高功率因素外主要用于大电流场合，以提高电力电子装置的电流容量。
2、多电平逆变器的调制方法主要为：①特定谐波消除法（SHEPWM）；②空间矢量法（SVPWM）；③基于载波的PWM控制法（SHPWM）三种。
消除特定谐波法消除特定谐波PWM控制法有如下优点：①可以降低开关频率，降低开关损耗；②在相同的开关频率下，可以生成最优的输出波形；③可以通过调制得到较高的基波电压，提高了直流电压利用率，最多可达1.15。
多电平空间矢量调制法将三相系统的电压统一考虑，并在两相系统进行控制。
这种控制方法称为电压空间矢量控制，它的特点在于对三相系统的统一表述和控制，以及对幅值和相位同时控制这两个方面。
模型简单，便于微机实时控制，并具有转矩脉动小，噪声低，直流电压利用率高的优点，因此目前无论在开环控制还是闭环控制系统中均得到广泛的应用。
基于载波的PWM调制技术多电平变换器载波PWM控制策略，是两电平载波SPWM技术在多电平中的直接推广应用。
由于多电平变频器需要多个载波，因此在调制生成多电平PWM 波时有两类基本方法：①首先将多个幅值相同的三角载波叠加，然后与同一个调制波比较，得到多电平PWM波，即载波层叠法(Carrier Disposition，CD)PWM，该方法可直接用于二极管箝位型多电平结构控制，对其他类型的多电平结构也适用；②用多个分别移相，幅值相同的三角载波与调制波比较，生成PWM波分别控制各组功率单元，然后再叠加，形成多电平PWM波形，称为载波移相法(PhaseShift Carrier，PSD)PWM，一般用在H桥级联型结构和电容钳位型结构。
电力电子技术第5版知识点总结
电力电子技术第5版知识点总结【篇一：电力电子技术第5版知识点总结】第 1 章绪论 1 电力电子技术定义：第 1 章绪论 1 电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。
2 电力变换的种类（1）交流变直流 ac-dc：整流（2）直流变交流dc-ac：逆变（3）直流变直流 dc-dc：一般通过直流斩波电路实现（4）交流变交流 ac-ac：一般称作交流电力控制 3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。
第 2 章电力电子器件 1 电力电子器件与主电路的关系第 2 章电力电子器件 1 电力电子器件与主电路的关系（1）主电路：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。
（2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。
2 电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗。
状态，以减小本身损耗。
3 电力电子系统基本组成与工作原理（1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。
（2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。
（3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。
（4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。
4 电力电子器件的分类根据控制信号所控制的程度分类 4 电力电子器件的分类根据控制信号所控制的程度分类（1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。
如scr 晶闸管。
（2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。
如 gto、gtr、mosfet 和 igbt。
（3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。
如电力二极管。
根据驱动信号的性质分类（1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。
(2024年)电力电子技术完整版全套PPT电子课件
实验报告撰写与答辩
讲解实验报告的撰写要求和答辩技巧 ，提高学生的综合素质和能力。
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08
电力电子技术应用案例
2024/3/26
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新能源发电系统中电力电子技术应用
光伏发电系统
最大功率点跟踪（MPPT ）技术、逆变器并网技术 、孤岛检测与保护技术等 。
2024/3/26
风力发电系统
变桨距控制技术、变速恒 频技术、直驱式永磁风力 发电技术等。
2024/3/26
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可控整流电路分析与应用
可控整流电路原理
可控整流电路通过控制触发角α的大小，实现对输出电压的调 节。
2024/3/26
可控整流电路应用
可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀 等领域。
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滤波电路原理与设计方法
滤波电路原理
滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波，从而得到平 滑的直流电的电路。
高性能器件选择
选用高性能的功率器件和驱动电路，提高电路的工作频率和可靠性。例如，选用低导通电阻和低栅极电荷的 MOSFET可以降低电路的导通损耗和开关损耗；选用高耐压和高电流的IGBT可以提高电路的带负载能力等 。
系统优化与热设计
对系统进行全面的优化和热设计，确保电路在高负载、高温等恶劣环境下仍能稳定可靠地工作。例如，采用 合理的散热结构和风扇控制策略可以降低电路的工作温度；采用模块化设计可以提高电路的维修性和可扩展 性等。
2024/3/26
功率场效应晶体管（Power MOSFE…
阐述Power MOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的 广泛应用。
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整流与滤波技术
2024/3/26
电力电子技术
电力电子技术是一种涉及电力系统中半导体器件和电子设备的技术。
它包括了高压、逆变电源技术、电力电子开关等多个领域，应用广泛，可以在电动汽车、家用电器、太阳能光伏发电等多个领域看到它的身影。
在这篇文章中，我们将探讨的发展现状、应用前景以及未来的发展趋势。
一、的历史及现状是一个相对年轻的领域。
1960年代，由于由于交直流变换器、电力调节器、电力变压器、直流-直流变换器、逆变器等技术的引入，产生了重大的发展。
近年来，随着微电子和电力电子的融合，的适用领域越来越广泛。
从理论层面来讲，是把电力系统的控制切换和维护技术化，对电力网络的优化具有举足轻重的作用。
而实践中，的应用涉及到许多领域，包括输电、分配、控制及应用系统，电机控制等。
二、的应用前景的应用前景非常广阔。
它应用于更高效的汽车动力系统，从而减少对化石燃料的依赖，增加可再生能源的使用。
同时，它也在工业自动化控制和智能互联等方面中提供更好的解决方案。
随着绿色技术的不断提高和普及，将会成为推动一系列技术发展的基础。
例如，太阳能电池板技术的进展需要高效、可靠的电力电子设备来实现维持电力的离散性，这种技术可以应用于车载电池、家庭能源存储等等方方面面。
随着的发展和应用范围不断扩大，将为绿色经济的崛起和人类文明的美好未来做出巨大的贡献。
三、的未来发展趋势的未来发展趋势有几个方向，包括更为高级的算法、人工智能技术一体化、能源互联等。
为了更好地实现电力控制的高效运行，需要开发出一些高级的控制算法。
例如以深度学习为主的神经网络或其他综合控制技术，在控制理论和电力电子设备上的应用将非常广泛。
也将在智能化和可持续性方面发挥更大的作用。
在以人为主体的搜索中，除了可以提供更高效的输入和输出，同时还能支持电力系统的可持续发展，实现能源互联和电力车辆的智能化。
四、结语是一个快速发展的行业，它为工业、商业和社会领域带来了便利和效率。
从历史发展、到应用前景和未来发展趋势，让我们看到了这一行业的重要性和广阔前景。
电力电子技术---1绪论
◆晶闸管时代 ☞晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很
快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且其应用 范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基础就是由 于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。
☞晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其
关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电路的控制 方式主要是相位控制方式，简称相控方式。晶闸管的 关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使 得晶闸管的应用受到了很大的局限。
采用了变频装置，以达到节能的目的。
第二十八页，共49页。
☞有些并不特别要求调速的电机为
了避免起动时的电流冲击而采用了
软起动装置，这种软起动装置也是
电力电子装置。
☞电化学工业大量使用直流电源， 电解铝、电解食盐水等都需要大容
量整流电源。电镀装置也需要整流 电源。
☞电力电子技术还大量用于冶金工 业中的高频或中频感应加热电源、 淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
☞飞机、船舶和电梯都离不开电力电子技术。
第三十页，共49页。
电车调速方式的发展
切换电阻方式
斩波电路方式
逆变电阻方式
第三十一页，共49页。
◆电力系统
☞据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至 少经过一次以上电力电子变流装置的处理。
☞直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流 阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置，而轻型直流输电则主要采用全控
型的IGBT器件。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电 力电子装置才得以实现的。
☞闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、静止无功
发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等电力电子装置大量用于电力系统
电力电子技术教案(完整版)全文编辑修改
VT1、VD1导通
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二、工作原理
3、当u2为负半周且控制角为α 时，触发VT2导通，负载电流 id经VT2、VD1流通，电感由 释放能量变成储存能量，负 载端电压ud=uba=-u2。
4、 u2电压由负变正过零时，电 感由储存能量变为释放能量， 产生上负下正的自感电动势， 维持电流流通，VT2将继续到 通，同时VD1关断、VD2导通， 负载端电压为0。
负载性质： 电阻性 电感性 反电势性
4
第2章：单相可控整流电路
用晶闸管组成的可控整流电路，可以很方便地把交流 电变成大小可调的直流电，且具有体积小、重量轻、效率 高以及控制灵敏等优点。
§2-1 单相可控整流电路 §2-2 三相可控整流电路
§2-3 带平衡电抗器的双反星型可控整流电路
§2-4 整流电路的换相压降与外特性
晶闸管承受的最大电压为 6U2 。
44
§2-2-3 ：三相桥式半控整流电路
一、阻性负载： a <=60º，负载端电压波形 连续
Ud 1.17U 21 cosa
VT1 VT3 VT5
当α〉60°时，负载端电压波形断续 VD4 VD6 VD2
Ud 1.17U 21 cosa
二、电感性负载： 与单相半控桥式整流电路一样，桥内二极管有续流作用，因
qT qD 180
VT2、VD1导通
VT2、VD2导通
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结论
1.晶闸管在触发时刻换 流，二极管在电源电 压过零时刻换流。
2.对于单向半控桥感性 负载，负载端的电压 波形如右图。
根据波形得
Ud=0.9U2(1+cosα)/2
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结论
3.单相半控桥感性负载， 负载端电压波形与阻 性负载完全相同，即 单相半控桥感性负载 本身具有续流作用。
江苏大学电力电子课设
电力电子技术课程设计姓名班级学号一、 设计要求1.根据给定指标，计算BOOST 电路参数，根据公式计算两个电路中的电感、电容值，计算电路中功率器件的额定电流、电压，进行选型。
2.根据给定指标，计算 CUK 电路参数。
根据公式计算两个电路中的电感、电容值，计算电路中功率器件的额定电流、电压，进行选型。
3.在Matlab/Simulink 环境中构建上述电路模型，并进行仿真。
4.在上述环境中构建系统闭环控制模型。
5.观察电路中主要波形。
二、 Boost 电路设计 1. Boost 电路的基本原理电路图原理图当可控开关IGBT 处于通态时，时间为on t ，电源向电感L 充电，充电电流基本恒定为1I ，同时电容C 的电压向负载R 供电。
因C 值很大，基本保持输出电压0U 。
为恒值，L 上积累的能量为on t EI 1。
当IGBT 处于断态时，时间为off t ，E 和L 共同向电容C 充电并向R 提供能量，此期间电感L 释放的能量为off t I E U 10)(-。
当电路工作处于稳态时，一个周期中电感L 积蓄和释放的能量相等，即on t EI 1=off t I E U 10)(-化简得 E E t t t U offoffon α-=+=110，由公式明显看出0U >E ,故为升压电路2. Boost 电路参数设计BOOST 电路给定参数： a) 输入电压: 80V b) 输出电压: 90-120V c) 负载: 500 1K d) 开关频率: 45KHz 参数计算公式：计算过程： 由E E t t t U off off on α-=+=110知 11.1%<α<33.3%取α=20%,可得E E t t t U off off on α-=+=110=[1/(1-0.2)]*80=100VA R U I 1.0100010000=== A I I 125.01.0*8.011101==-=α A I I 0125.01.011==∆V U U 505.000==∆H I f D U L d 4028.00125.010*2.2*2.0*8051==∆==F U f D I C 850010*8.8510*2.2*2.0*1.0--==∆=inin I f U L ∆=αoo U f I C ∆=α3.仿真分析【仿真电路】给定参数：输入电压80V，开关频率45kHz。
《电力电子技术》教案
教案2017～2018学年第二学期学院(系、部)教研室(实验室) 电气工程教研室课程名称电力电子技术授课班级主讲教师职称使用教材《电力电子技术》王兆安主编xxxxxxx二○一七年一月电力电子技术课程教案电力电子技术课程教案AKA Ka)IKAP NJb)c)电力电子技术课程教案AA GG KK b)c)a)AGK KGAP N P N J J J电力电子技术课程教案电力电子技术课程教案导入：复习回顾：新授：2.1 单相可控整流电路2.1.1 单相半波可控整流电路（电阻负载）ωωωωtTVT R0a)u1u2uVTudi dωt1π2πtttu2ugud uVTαθ0b)c)d)e)00➢变压器T 起变换电压和电气隔离的作用；➢电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同； ➢基本数量关系：⎰+=+==παααπωωπ2cos 145.0)cos 1(22)(sin 221222U U t td U U d VT 的移相范围为180︒，通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
ωttωωtωtωu 0ωtπ2πtu 0u0i 0uθαb)c)d)e)f)++（1）特点：➢电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变； ➢VT 的移相范围为180︒；➢简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。
（2）讨论负载阻抗角ϕ、触发角a 、晶闸管导通角θ的关系。
u O u 2di du VTi VTI d I dωt 1ωtωtωtωtωtωtO O OO O π-απ+αb)c)d)e)f)g)i VDRa)➢当u 2过零变负时，VD R 导通，ud 为零，VT 承受反压关断；➢L 储存的能量保证了电流i d 在L-R-VDR 回路中流通，此过程通常称为续流，数量关系（i d 近似恒为I d ）：d dVT 2I I παπ-=O 2O ωtO ωtOωt u d i di 2b)OωtOωtu VT1,4ωt Oωt I dI dI d I dI di VT2,3i VT 1,4（1）工作原理及波形分析➢假设电路已工作于稳态，id 的平均值不变；➢假设负载电感很大，负载电流id 连续且波形近似为一水平线；d 2221222sin d()cos 0.9cos U U t t U U πααωωααππ+===⎰（2）数量关系➢晶闸管移相范围为90︒。
《电力电子技术》教案.doc
《电力电子技术》教案授课人：***南京工业大学自动化学院电气工程系2008年9月22日〜12月12日电气0601-2 授课学时 B409教学手段Multi-media 教学形式 Lecture 教学内容布置作业时 间 螂2学年第［学期 第周星期二 逸年泼月里日）节次 5.6教学章节 ChO. Introduction & Ch 1. Power Electronics Devices通过学习，使学生了解电力电子技术的概念、发展、应用和电力变换器的分 类；掌握电力电子器件的特点；熟悉不可控电力二极管的基本特性。
ChO. Introduction : 1) What is Power electronics? 2) The history of Power electronics 3) Scope and Applications of Power electronics 4) Classification of Power Processors and Converters Chi. Power Electronics Devices 1) Introduction to Power electronic devices 2) Power diode Definition of power electronics; Classification of Power Processors and Converters; The concept and features of power electronic devices 教学要点 The classifications of power electronic devices; The characteristic of power diode. Review the contents of this class.电气0601-2 授课学时 B409教学章节 教学手段Multi-media 教学形式 Lecture 布置作业时 间 堡给学年第L 学期 第鱼周星期二 逸年_1Q 月卫日）节次 5.6Ch6. Phase-controlled rectifiers了解交宜流电路的能量变换；理解晶闸管门极的控制，掌握基本电路及单相 桥式可控整流电路的分析方法。
电力电子技术的应用和国内外发展动态(江苏大学电气专业课程设计)
电力电子技术的应用及国内外发展动态1.0引言：自上世纪五十年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气控制技术舞台，标志着电力电子技术的诞生。
究竟什么是电力电子技术呢？电力电子技术就是采用功率半导体器件对电能进行转换、控制和优化利用的技术，包括器件制造、电路拓扑、控制方法等内容。
它广泛应用于电力、电气自动化及各种电源系统等工业生产和民用部门。
它是介于电力、电子和控制三大领域之间的交叉学科。
目前，电力电子技术的应用已遍及电力、汽车、现代通信、机械、石化、纺织、家用电器、灯光照明、冶金、铁路、医疗设备、航空、航海等领域。
进入21世纪，随着新的理论、器件、技术的不断出现，特别是与微控制器技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也必将不断地得以拓展，随之而来的必将是智能电力电子时代。
1.1 电力电子技术概述：1.1.1 电力电子技术是一门交叉学科：电子学：制造技术的理论基础和工艺大致相同，许多电路的分析方法也相同，应用目的不同电力学：电力电子技术广泛应用于电气工程中，是电气工程活跃的领域之一；控制理论：控制理论提高了电力电子装置和系统的性能，电力电子技术也为控制理论的进一步发展带来新的挑战。
1.1.2 电力电子学的两个重要方面：器件制造技术：是电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。
IGBT、MOSFET 已经成为电力电子应用中主流的器件。
变换技术（AC-DC DC-DC DC-AC AC-AC）：是电力电子技术的核心，PWM、空间矢量控制等技术发展和其他新技术出现为电力电子系统性能提高提供了有效的、可靠的途径。
1.1.3 面临的机遇和挑战：现在电力电子技术的发展走到了十字路口,电力电子装置的复杂性与其应用的广泛性间的矛盾越来越尖锐。
电力电子集成技术和新半导体材料的探索,被认为是国际业界研究的热点，是解决电力电子技术发展面临的障碍, 进一步拓展电力电子技术应用领域的最有希望的出路。
1.2 电力电子技术应用概况：如下图：1.2.1 用电领域中:（1）电动机的优化运行。
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1、电力电子多重化技术是指在大功率电力电子电路中，采用若干个相同结构的电路拓扑经过移相处理后进行串联或并联连接，组成输入侧或输出侧等效多脉波的电路形式，有利于降低谐波、减小无功、提高电力电子装置的电压等级及装置容量。
在高频工作场合，电力电子多重化技术还可以降低单元电路的工作开关频率以提高整体电路的工作频率，最大限度地利用全控型开关器件开关频率与通流能力、耐压水平的综合效力。
包括串联多重化和并联多重化，串联多重化除了降低谐波含量、提高功率因素外主要用于高电压场合，以提高电力电子装置的电压等级；并联多重化除了降低谐波、提高功率因素外主要用于大电流场合，以提高电力电子装置的电流容量。
2、多电平逆变器的调制方法主要为：①特定谐波消除法（SHEPWM）；②空间矢量法（SVPWM）；③基于载波的PWM控制法（SHPWM）三种。
消除特定谐波法消除特定谐波PWM控制法有如下优点：①可以降低开关频率，降低开关损耗；②在相同的开关频率下，可以生成最优的输出波形；③可以通过调制得到较高的基波电压，提高了直流电压利用率，最多可达1.15。
多电平空间矢量调制法将三相系统的电压统一考虑，并在两相系统进行控制。
这种控制方法称为电压空间矢量控制，它的特点在于对三相系统的统一表述和控制，以及对幅值和相位同时控制这两个方面。
模型简单，便于微机实时控制，并具有转矩脉动小，噪声低，直流电压利用率高的优点，因此目前无论在开环控制还是闭环控制系统中均得到广泛的应用。
基于载波的PWM调制技术多电平变换器载波PWM控制策略，是两电平载波SPWM技术在多电平中的直接推广应用。
由于多电平变频器需要多个载波，因此在调制生成多电平PWM 波时有两类基本方法：①首先将多个幅值相同的三角载波叠加，然后与同一个调制波比较，得到多电平PWM波，即载波层叠法(Carrier Disposition，CD)PWM，该方法可直接用于二极管箝位型多电平结构控制，对其他类型的多电平结构也适用；②用多个分别移相，幅值相同的三角载波与调制波比较，生成PWM波分别控制各组功率单元，然后再叠加，形成多电平PWM波形，称为载波移相法(PhaseShift Carrier，PSD)PWM，一般用在H桥级联型结构和电容钳位型结构。
同时，多电平载波PWM方法还需要实现其他的控制目标和性能指标，如中性点电压的平衡、优化输出谐波、提高电压利用率、开关功率平衡等。
解决途径主要有:①在多载波上想办法，即可以改变三角载波之间的相位关系，如各载波同相位、交替相位、正反相位、以及载波移相；②在调制波上加入相应的零序分量；③对于某些特殊的结构，如H桥级联型结构、电容钳位型结构、以及层叠式多单元结构，当桥臂上输出相同的电压时，可以有多种不同的开关状态组合对应，不同的开关状态组合就可以实现上述目标。
第二章移相多重化整流技术利用移相多重化整流技术的多脉波整流器目前正被越来越多的电力传动设备制造厂家所采用，以达到消除网侧谐波电流的目的，而移相变压器（Phase ShiftTransformer,PST）是谐波消除的关键所在。
因为大功率传动系统的多电平逆变器需要多个独立的直流电源，因此移相变压器也需要多重的次级绕组。
然而，多脉波整流器的脉波数越多，向其供电的移相变压器的次级绕组也会相应增多，这使得移相变压器的生产变得更加复杂，也会使移相变压器的移向角度产生更大的误差，因此30脉波以上的多脉波整流器极少投入实际应用。
本章将会讨论在不降低些波消除效果的前提下减少移相变压器次不同结构的级绕组数目的可能性。
双18脉波整流器，通过采用复合型多重化结构，能够达到36脉波整流器的谐波消除效果。
2.1谐波电流的产生与危害2.1.1 谐波电流的产生谐波污染的产生主要是因为电力系统的非线性负载引起的。
非线性负载主要有这么几方面[25]:传统的不控整流电路，即桥式整流后跟一大的平波电容，这种电路只有在输入电压的绝对值大于电容电压时才会有电流的输入，因而使得输入电流成为一种不连续的近似为脉冲式的波形，这种波形含有大量的谐波。
采用这种电路的电力装置如线性稳压源，当今流行的大多数开关电源，其前置输入整流部分基本采用这种电路。
相控变流装置。
电力电子技术的发展，特别是品闸管的发明，使得各种变流技术和电力控制相应产生，这种技术由于只是在每个电压周期的某一段相角范围内导电，因而其输入电流也有大量的谐波成分，而且在调压过程中随着相控角的加大，功率因数减小，交流回路中的较低次谐波电流相对较大。
这种装置如各种由直流电压供电的逆变和斩波装置，它们的直流电源由相控的整流电路得到。
从上面可以看出，引起谐波的污染源绝大部分是电力设备的电源部分，尤其是AC-DC部分。
因此，改进现有的整流装置，改善它们的输入电流波形，是减少谐波污染的最根本的途径。
2.1.2 谐波电流的危害随着工业、农业的快速发展及人民生活水平的不断提高,特别是电子信息技术的飞速发展及自动化技术的普及,电力需求量增长迅速,而且对供电质量及可靠性的要求也越来越高。
例如,工业自动化生产线、飞机场、大型金融商厦、通信机房等重要场所的计算机系统一旦失电 ,或受电磁干扰,致使计算机系统无法正常运行,将会带来巨大的经济损失。
其中谐波电流的危害巨大 ,应引起高度重视。
谐波电流的危害主要表现在以下几个方面：①谐波电流会向公用电网的中性线注入更多电流，增加输电线路损耗，造成过载、发热，加速电力设备的老化，谐波电流也会造成继电保护装置误动作，影响电力系统安全[26]；②谐波发射出大功率的相应频率的电磁波，干扰电子设备的运行；③谐波电流，特别是3的奇数倍次的谐波电流侵入三角形连接的变压器时，会使变压器绕组中形成环流，加大绕组发热量，降低设备效率，影响其正常工作；④大量的 3的奇数倍次谐波电流叠加将在中性线上产生过大的谐波电流 ,从而使中性线过热，当三相负荷不平衡时,甚至出现中性线电流大于相线电流的情况,这样就会导致中性线严重过载,进而引发火灾爆炸事故[27-29]。
2.1.3 不控整流电路给电网带来谐波危害的机理最简单的AC-DC变换器单相桥式二极管整流电路如图2.1所示，其输出为不可调直流电压V d，一个大电容C d用来滤除低频纹波。
图2.1 单相桥式二极管整流电路图2.2二极管整流桥对应输入电流波形负载不大时，滤波电容C d上电压被充至接近于输入电压的峰值，整流二极管只有在输入电压峰值附近的瞬时值大于电容电压的短时间内才有电流流通，输入电流波形如图2.2所示，其他大部分时间里，二极管被反向偏置而处于截止状态。
图2.2中的电流波形包含丰富的高次谐波，表2.1给出了单相整流环节输入电流波形谐波含量的典型值。
表2.1 单相桥式二极管整流电路输入电流谐波含量的典型值谐波电流注入电网造成电网电压产生畸变，其原理如图2.3所示。
故电力系统对用电设备规定了在公共点的谐波电压应不超过规定值，如GB 14549中就规定了谐波电压的限定值。
图2.3 谐波电流对电网的影响另一种则直接对产生谐波电流的设备规定其允许的谐波电流值，如IEC555-2标准[30],名称为“家用设备及类似电器设备对供电系统的干扰”，欧洲也于1987年制定了类似的标准EN60555-2。
这些标准经不断补充和修订，内容逐步完善。
其中IEC555-2标准自1994年起己在欧盟国家全面实施，所有在欧盟市场销售的用电装置都必须满足这一标准。
表2.2IEC555对A级设备谐波电流的限定值2.2多脉波整流器2.2.1 多脉波整流器概述谐波是电力系统的大敌。
当今拖入使用的大多数开关电源，及交流调速系统的整流部分基本采用不控整流电路。
直接接入电网的这类设备非常多，若不采取有效措施，这种采用二极管整流的不控整流环节由于其本身的非线性特性，会使网侧输入电流严重畸变，谐波含量多，降低了设备的电磁兼容性能，给电网及其它用电设备带来许多危害，对电网产生严重的谐波污染。
随着开关电源设备功率的增大，这种不控整流装置所产生的谐波更加严重，对电网的干扰也随之加大[31-33]。
对于中小功率场合，采用PFC技术能够较好的解决问题，而对于大功率整流设备，为了提高功率因数，减少网侧谐波电流，必须提高整流设备的脉波数。
为此，可以采用移相的方法来实现。
移相的目的是使整流变压器二次绕组的同名端线电压之间有一个相位移，从而可以提高整流设备的脉波数以达到抑制甚至完全消除输入电流中某些特定次数的谐波，如12脉波、18 脉波、甚至24脉波以上的多脉波整流电路。
但在实际的产品中很少采用脉波数多于30的二极管整流器，主要原因在于给其供电的移相变压器次级绕组的增多，同时还要保证其移相角度的精确，从而使移相变压器的制造更加复杂，成本也会大幅增加，但性能的改善却不明显。
最常用的是12脉波整流的方法，是使用三相变压器电路使交流线电压实现相移，将两个三相桥式整流电路移相30°相位差并联或者串联起来，达到完全消除输入电流中的5次、7次、17次、19次谐波的目的，使最低次谐波为11次，更容易滤除。
2.2.2 整流移向变压器移相变压器是多脉波二极管/晶闸管整流器的不可缺少的组成部分，它具有三个功能：①实现一次侧、二次侧线电压的相位偏移以消除谐波；②变换得到需要的二次侧电压值；③实现整流器与电网间的电气隔离。
整流移相变压器可以有两种移相方式，即网侧移相方式和阀侧移相方式。
2.2.2.1 网侧移相方式整流移相变压器网侧移相有曲折形、多边形及延边三角形三种联结方式。
这种联结方式可以保证阀侧绕组结构相同，有助于均衡各变压器的阻抗，保证移相角度的精确度。
2.2.2.1.1曲折形接线网侧曲折形接线整流移相变压器的接线图见图2.4（a ），移相角度ϕ的大小由短绕组来决定，阀侧绕组可以是Y 形与△形用于桥式整流系统。
ab AB v v ϕ-=∠∠ (2-1)(a)接线图 （b ）电压向量图图2.4 曲折形连线移相变压器 假定输入和输出的交流相电压有效值分别为Ea 和Ea 1,则加于网侧短绕组上的电压有效值1E 和长绕组上的电压有效值2E 分别为：1E sin 3a ϕ= (2-2) 2E sin(60)3a ϕ︒- (2-3) 原边短绕组，长绕组和副边绕组的匝比与各个绕组上的电压有效值成正比，3ϕ)3ϕ︒-：a1a E E 。
这种联结方式，中性点可以引出直接接地，故可用在110kV 及以上的半绝缘系统中。
其缺点是没有3倍频的谐波电流回路。
2.2.2.1.2 多边形接线网侧多边形接线移相变压器在35kV 以下的系统上应用的比较普遍，它消除了曲折形接线在阀侧Y 形连接时因缺乏三次谐波励磁电流而使感应电势畸变的3而显得不经济。
多边形接线整流移相变压器的接线图见图2.5（a ）。
(a)接线图 （b ）电压向量图图2.5 多边形接线移相变压器 假定输入和输出的交流相电压有效值分别为Ea 和Ea 1,则加于网侧短绕组上的电压有效值1E 和长绕组上的电压有效值2E 分别为：13E E 3a ϕ= (2-4) 23E E )3a ϕ︒- (2-5) 原边短绕组，长绕组和副边绕组的匝比与各个绕组上的电压有效值成正比，为：2sin ϕ：2sin(60)ϕ︒-：a1aE E 。