燃機(jī)啟動(dòng)裝置SFC系統(tǒng)整流電路的Simulink仿真分析

摘要：燃?xì)廨啓C(jī)在啟動(dòng)時(shí)，通過SFC裝置給發(fā)電機(jī)定子通入變頻電流，使發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)組旋轉(zhuǎn)直至自持轉(zhuǎn)速。文章結(jié)合SFC裝置，闡述了裝置內(nèi)的三相十二脈沖全控整流器工作原理，并對(duì)電阻負(fù)載和阻感負(fù)載下整流器輸出的直流進(jìn)行了分析，對(duì)其性能差異進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；SFC；三相十二脈沖全控整流器；電阻負(fù)載；阻感負(fù)載 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM422 文章編號(hào)：1009-2374（2015）21-0035-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.018

燃?xì)廨啓C(jī)組的啟動(dòng)是通過把發(fā)電機(jī)作交流同步電動(dòng)機(jī)使用，用一套靜止變頻裝置（Static Frequency Converter簡(jiǎn)稱SFC）作為啟動(dòng)裝置，SFC把頻率可調(diào)的交變電流加到發(fā)電機(jī)定子上，使發(fā)電機(jī)變成調(diào)頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)方式轉(zhuǎn)動(dòng)起來，同軸帶動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)，加到定子上的是經(jīng)變頻器變頻后的交流電源，使得啟動(dòng)過程按照預(yù)先設(shè)定的速率加速上升。

1 SFC的設(shè)備組成

SFC由相控整流橋、濾波器和逆變器組成。相控整流橋?qū)⑤斎氲墓ゎl交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺兊闹绷麟妷骸V波器是一個(gè)電感，改善整流橋輸出的直流電壓的脈動(dòng)程度，和整流橋一起組成電流源。逆變器則把電流源輸出的電流逆向變?yōu)轭l率可變的階梯形的交流電流。

2 三相橋式全控整流電路

整流電路的負(fù)載為帶反電動(dòng)勢(shì)的阻感負(fù)載。假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角α=0°時(shí)的情況。此時(shí)，對(duì)于共陰極組的3個(gè)晶閘管，陽(yáng)極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對(duì)于共陽(yáng)極組的3個(gè)晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù)得最多）的一個(gè)導(dǎo)通。這樣，任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰極組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。

α=0°時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。由變壓器二繞組相電壓與線電壓波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系看出，各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn)，同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。在分析ud的波形時(shí)，既可從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形分析。從相電壓波形看，以變壓器二次側(cè)的中點(diǎn)n為參考點(diǎn)，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓ud1為相電壓在正半周的包絡(luò)線；共陽(yáng)極組導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓ud2為相電壓在負(fù)半周的包絡(luò)線，總的整流輸出電壓ud=ud1-ud2是兩條包絡(luò)線間的差值，將其對(duì)應(yīng)到線電壓波形上，即為線電壓在正半周的包絡(luò)線。由于負(fù)載端接得有電感且電感的阻值趨于無窮大，電感對(duì)電流變化有抗拒作用。流過電感器件的電流變化時(shí)，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Li，它的極性是阻止電流變化的。當(dāng)電流增加，它的極性阻止電流增加，當(dāng)電流減小，它的極性反過來阻止電流減小。電感的這種作用使電流波形變得平直，電感無窮大時(shí)趨于一條平直的直線。

3 整流電路的Simulink建模

圖1所示的模型為十二脈沖全控整流橋結(jié)構(gòu)，是用Simulink仿真系統(tǒng)搭建而成。該模型模擬了崇明燃?xì)怆姀SSFC隔離變壓器從6.3kV廠用電引接，通過SFC的整流和逆變后，通過隔離開關(guān)輸入發(fā)電機(jī)定子，從而使機(jī)組升速至自持轉(zhuǎn)速的整流器部分。

該模型的主要設(shè)計(jì)思路是，創(chuàng)造一個(gè)三相交流電壓源提供6.3kV的初始交流電壓，頻率為工頻50Hz，經(jīng)過一個(gè)三相三繞組的變壓器，變比為6.3/2×1.45kV，繞組的接線組別為Dy11d0，由此可以得到兩組線電壓為1.45kV的三相交流電，再分別將這兩組交流電通過兩個(gè)六脈沖全控整流橋，由一個(gè)十二脈沖發(fā)生器分別提供兩組六脈沖，最后把經(jīng)過整流橋整流之后得到的直流電壓串接起來，即為所需要的直流電壓。

上述兩組數(shù)據(jù)對(duì)比可知，阻感負(fù)載下的直流輸出電流的總諧波失真相比電阻負(fù)載有了大幅度的降低。由于阻感負(fù)載中電感的存在，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。

4 結(jié)論

（1）通過改變觸發(fā)角的大小，文中搭建的三相十二脈沖整流橋理論上可以輸出交流輸入電壓范圍內(nèi)任意幅值的直流電壓。

（2）電阻負(fù)載下的三相十二脈沖整流橋觸發(fā)角的移相范圍是120°，阻感負(fù)載下的三相十二脈沖整流橋觸發(fā)角的移相范圍為90°。

（3）阻感負(fù)載下的三相十二脈沖整流橋直流輸出電流總諧波失真相對(duì)電阻負(fù)載要小，得到的波形相對(duì)平直，近似一條直線。說明阻感負(fù)載的整流輸出電流特性要優(yōu)于直流負(fù)載。

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作者簡(jiǎn)介：舒楊（1986-），男，安徽黟縣人，上海交通大學(xué)學(xué)生，上海申能崇明發(fā)電有限公司初級(jí)工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：陳 倩）