隨著電力電子技術的發展，電力線路中變頻器、逆變換器、UPS等設備故障時， 產生的剩餘電流不再只是工頻正弦波形，而是脈動直流波形信號。脈動直流剩餘電流包括正弦交流、正弦半波（半波）、90°觸發角正弦（90°波）和135°觸發角正弦（135°波）等四種典型的接地故障電流波形。 脈動直流電流會使傳統的針對工頻正弦交流設計的剩餘電流保護器拒動作或者誤動作。
基本介紹
- 中文名：脈動直流電流
- 外文名：pulsating direct current
- 套用：電鍍、直流電路諧波分析
產生過程,調節方法,諧波與紋波係數,套用,
產生過程
交流電通過具有單嚮導電性的整流管整流後，輸出的直流電與理想的直流電波形不一樣。以三相橋式整流電路示意圖為例，三相橋式整流電路直流輸出的電壓波形，它的輸出電壓方向不變，但大小有變化。把這種方向不變，大小在變化的直流電壓稱作為脈動直流。一切通過整流器輸出的直流電都是脈動直流。
脈動直流電流波形
脈動直流電流波形脈動直流可簡單地描述為一個恆穩的直流電壓與一個交流電壓的疊加處理。
脈動直流電流分解
脈動直流電流分解調節方法
高頻開關電源輸出的脈動直流的含義與可控矽整流電源輸出的脈動直流的含義基本一樣，都符合對脈動直流的描述。但兩者又有原則上的差異。由於高頻開關電源採用PWM脈寬調製技術，對輸出電壓的調製與可控矽整流電源調製方法不一樣。可控矽整流電源通過調節可控矽移相角的方式來調節輸出電壓，；而高頻開關電源採用調節脈寬(ton)來調節輸出電壓。
可控矽整流電源通過調節移相角使脈動直流輸出電壓的平均值與幅值都會改變。而高頻電源通過調節脈寬來調節輸出電壓的平均值，但是不能改變它的脈衝幅值。這是兩種電源輸出脈動直流的重要差異。因此如何來描述高頻輸出脈動直流的紋波係數，值得探討。
諧波與紋波係數
任何整流器在整流過程中，由於波形的畸變都會在電網側產生諧波，而諧波會造成嚴重的電網污染。
1)諧波會嚴重降低電源的效率；
2)較強的諧波會造成浪涌電壓或浪涌電流導致燒毀用電設備；
3)諧波會干擾數字電路的邏輯關係；
4)諧波會帶來噪音干擾，使通訊影像設備系統不能正常工作。
不論採用何種整流形式，可控矽全導通時只要輸出頻率(相數)相同，它的電壓紋波係數也相同。其條件是輸出電壓為基波脈動頻率，而實際上在此交流成分中尚具有其他的諧波電壓甚至還具有少量的13次以上的高次諧波。尤其是5、7、9等奇次諧波對紋波係數的影響最大。因此實際紋波係數遠大於理論值。
紋波電壓的抑制方法：儘可能採用多相整流電路，加大濾波電路中電容容量，或採用效果更好的LC濾波電路。抑制了紋波電壓即能有效降低脈動直流的交流成分，也就降低了脈動直流的紋波係數。科學地選擇濾波器的電抗器的電感量L及電解電容的電容量C，它能有效濾除相關的諧波分量從而降低紋波係數。但在此過程中必須考慮濾波器的成本，以及電解電容器的安全性與使用壽命。
套用
電鍍
在電鍍生產過程中，需要用到各種電源設備，如可控矽整流器、矽整流器和高頻開關電源等設備。電鍍行業中的某些鍍種對整流器輸出的脈動直流要求其交流成分越小越好，即紋波係數儘可能小。在電鍍工藝中為了保障鍍層的光亮度、硬度和覆蓋能力，整流器輸出的脈動直流的紋波係數要求儘可能小。為了達到此目的，除選擇六相整流電路外還應在輸出電路中加接LC濾波電路。
手搖發電機脈動直流
手搖發電機發出脈動直流電的真正原因，最主要的原因是由於發電機本身線圈的自感以及並聯小燈泡的共同作用，導致電流表中的電流具有準常數項，這樣與交流項疊加的結果就是一個脈動直流電。解決這一問題的最簡單方案就是直接把並聯的小燈泡拿掉，當然也可以考慮在電流表支路里串聯一個電容器，這樣可以過濾掉直流電．實驗結果證明這一改進方法是可行的。
脈動直流電流不僅可以用來解釋手搖發電機演示實驗中的奇異現象，在實際生活中也有一定的套用價值。因為實際生活中的電路和手搖發電機電路很相似，也存在既有電阻又有電感的並聯電路。由於發電機本身線圈的自感作用，會導致電動機等一些具有自感係數的“感性電路”中混入“準直流”項，這樣一來，不僅會損耗大量的電能，產生許多不必要的熱量，縮短電動機的使用壽命，而且也會大大降低電動機的工作效率，還會使交流電發生嚴重的畸變，影響很多電器的使用。因此在這些“感性電路”中串聯一個適當的電容器，就能基本消除這種混入交流中的“直流電”，提高電動機的工作效率。這一結論和電工學中的結論有點相似但不完全相同，在電工學中，通過在感性電路兩端並聯一個適當的電容器可以提高負載的功率因素以減少無功功率的消耗，而採用串聯電容器的方式可以減少不必要的熱損耗。
