整流與有源逆變(VII)

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1、電力電子技術(shù)PowerElectronicTechnology大功率可控整流電路有源逆變8.2大功率可控整流電路在某些工業(yè)場(chǎng)合，如電解電鍍中，常常使用低電壓大電流（例如幾十伏，幾千至幾萬(wàn)安）可調(diào)直流電源。此時(shí)若采用三相橋式整流電路，由于有兩個(gè)管壓降損耗，降低了效率。若采用兩組三相半波可控整流電路并聯(lián)，使每組電路只承擔(dān)一半的負(fù)載電流，同時(shí)對(duì)變壓器次級(jí)采用合適的連接方式，以消除三相半波可控整流器的直流磁化，則可以滿(mǎn)足低電壓大電流的負(fù)載要求，下面介紹帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路。變壓器二次側(cè)每相有兩個(gè)匝數(shù)相同的繞

2、組繞在同一鐵芯上，分別構(gòu)成a,b,c和a`,b`,c`兩套繞組，且每相兩個(gè)繞組極性相反（同名端相反），故稱(chēng)為雙反星形電路。由于同一鐵芯兩個(gè)繞組上的相電壓相位差180°，兩組相電流在相位上也差180°，對(duì)鐵芯磁化方向相反，因而直流磁勢(shì)互相抵消，沒(méi)有直流磁化。8.2大功率可控整流電路雙反星形可以看作是兩個(gè)三相半波整流電路并聯(lián)運(yùn)行，兩個(gè)直流電源并聯(lián)時(shí)，只有當(dāng)輸出電壓平均值和瞬時(shí)值均相等時(shí)，才能使負(fù)載均流。雙反星形電路與六相半波可控整流電路等效，兩組整流電壓平均值相等，但它們的脈動(dòng)波相差60°，瞬時(shí)值不等。在任一瞬間，六

3、相繞組中只有相電壓最高的那一相晶閘管可以導(dǎo)通，其余的晶閘管均承受反壓而關(guān)斷，每個(gè)晶閘管的最大導(dǎo)通角為60°，并未達(dá)到并聯(lián)運(yùn)行提供大電流的要求。六相半波整流電路晶閘管導(dǎo)電時(shí)間短，變壓器利用率低。8.2大功率可控整流電路為解決并聯(lián)問(wèn)題，將兩個(gè)二次側(cè)繞組的中點(diǎn)用平衡電抗器連接，即構(gòu)成如上圖所示的帶平衡電抗器的雙反星形整流電路。平衡電抗器Lp可使得任一時(shí)刻兩組三相半波整流電路能同時(shí)導(dǎo)電，每組只供給負(fù)載電流的一半，即每一相如ia和ia’的平均值都為1/6Id。與三相橋式整流電路相比，在采用相同晶閘管的條件下，帶平衡電抗器的

4、雙反星形整流電路的輸出電流可增大一倍。。8.2大功率可控整流電路設(shè)某時(shí)刻u’b和ua均為正值，且u’b>ua，由于VT1和VT6共陰極，則以n為基準(zhǔn)，O2的電位比O1的電位更低，則在電感Lp兩端產(chǎn)生電流ip，由O1流向O2，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)up的方向要阻止電流ip增大，方向如圖中所示。正是由于O1、O2間的電位差加在Lp的兩端，補(bǔ)償了u’b和ua的電動(dòng)勢(shì)差，使得ua和u’b兩相的晶閘管VT1和VT6能同時(shí)導(dǎo)電。8.2大功率可控整流電路兩個(gè)星形的中點(diǎn)O1和O2間的電壓等于ud1和ud2之差。該電壓加在Lp上，產(chǎn)生電

5、流ip，它通過(guò)兩組星形電路自成回路，不流到負(fù)載中去，稱(chēng)為環(huán)流或平衡電流；考慮到ip后，每組三相半波承擔(dān)的電流可以均流為Id/2±ip（負(fù)載電流平均值為Id）。否則由于平衡電抗器的作用會(huì)使得感應(yīng)電壓不一致，而重新平衡。為了使兩組電流盡可能平均分配，一般使Lp值足夠大，以便限制環(huán)流在負(fù)載額定電流的±1%～2%以?xún)?nèi)。在結(jié)構(gòu)上，平衡電抗器一分為二，每組整流電路各占一半。電抗器的兩個(gè)繞組都繞在同一鐵芯上，由于兩組變流器共同向負(fù)載供電，直流磁勢(shì)互相抵消，電抗器的鐵芯不會(huì)產(chǎn)生直流磁化和飽和的問(wèn)題，因此電抗器的體積不用做很大。8

6、.2大功率可控整流電路圖2-37平衡電抗器作用下輸出電壓的波形和平衡電抗器上電壓的波形8.2大功率可控整流電路?=30?、?=60?和?=90?時(shí)輸出電壓的波形分析需要分析各種控制角時(shí)的輸出波形時(shí)，可先求出兩組三相半波電路的ud1和ud2波形，然后做出波形(ud1+ud2)/2；雙反星形電路的輸出電壓波形與三相半波電路比較，脈動(dòng)程度減小了，脈動(dòng)頻率加大一倍，f=300Hz；電感負(fù)載情況下，?=90?時(shí),輸出電壓波形正負(fù)面積相等，Ud=0，移相范圍是90?；圖2-39當(dāng)?=30?、60?、90?時(shí)，雙反星形電路的輸

7、出電壓波形8.2大功率可控整流電路每一組中的每一個(gè)晶閘管仍按三相半波的導(dǎo)電規(guī)律而各輪流導(dǎo)電120°。每相的觸發(fā)脈沖，從第一個(gè)正自然換相點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算起，分別為1,3,5和2,4,6。這樣，在不同的時(shí)刻導(dǎo)通的SCR分別為6,1、1,2、2,3、3,4、4,5、5,6、6,1…。如果是電阻負(fù)載，則ud波形不應(yīng)出現(xiàn)負(fù)值，僅保留波形中正的部分。同樣可以得出，當(dāng)?=120?時(shí)，Ud=0，因而電阻負(fù)載移相范圍為120?。整流電壓平均值與三相半波整流電路的相等，負(fù)載電流連續(xù)時(shí),整流電壓平均值為:Ud=1.17U2cos?將雙反星形

8、電路與三相橋式電路進(jìn)行比較可得出以下結(jié)論：（1）三相橋?yàn)閮山M三相半波串聯(lián)，而雙反星形為兩組三相半波并聯(lián)，且后者需用平衡電抗器；（2）當(dāng)變壓器二次有效值U2相等時(shí)，雙反星形整流電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式整流電路的1/2；若采用相同的晶閘管，雙反星形整流電路允許的整流電流平均值Id是三相橋式整流電路的2倍；（3）兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系一樣。9.1