電力系統(tǒng)裝置中三相半控整流電路技術(shù)的應(yīng)用

三峽電力職業(yè)學(xué)院 李耀坤

三相半控橋式整流電路原理接線圖如圖1所示。由圖可見，三個(gè)整流二極管是共陽極連接，構(gòu)成共陽極組；三個(gè)晶閘管是共陰極連接，構(gòu)成共陰極組，其原因是晶閘管的陰極接散熱器可簡(jiǎn)化接線，并使控制極使用的脈沖變壓器絕緣降低要求。第一個(gè)為續(xù)流二極管，電感和電阻為感性負(fù)載。僅在電路中橋的一側(cè)用可控的晶閘管，故稱為半控整流橋。三個(gè)端子接三相對(duì)稱電源電壓，電源供電是十分可靠的。

晶閘管的導(dǎo)通條件是：除了要求元件陽極電位高于陰極外，還必須在控制極加入正觸發(fā)脈沖。晶閘管的截止條件是：通過電流小于維持電流，或在陽極加反向電壓。

圖1 三相橋式半控整流電路原理接線圖

移相觸發(fā)是早期觸發(fā)可控硅的觸發(fā)器。它是通過調(diào)速電阻值來改變電容的充放電時(shí)間再來改變單結(jié)晶管的振蕩頻率，實(shí)際改變控制可控硅的觸發(fā)角。早期可控可是依靠這樣改變阻容移相線路來控制。所為移相就是改變可控硅的觸發(fā)角大小，也叫改變可控硅的初相角，故稱移相觸發(fā)線路。

（一）觸發(fā)脈沖的移相

若晶閘管元件具有最大的導(dǎo)通角，即晶閘管元件以二極管的方式工作，則三相半控橋式整流電路變?yōu)槿嗳ㄕ麟娐?。此時(shí)圖中的三點(diǎn)中電位最高的那一相晶閘管導(dǎo)通，電位最低的那一相二極管導(dǎo)通。在任一時(shí)刻均有一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管導(dǎo)通。

移相觸發(fā)電路可廣泛應(yīng)用在各種控制電路中。但傳統(tǒng)的模擬多相觸發(fā)電路存在著電路復(fù)雜、線性差、精度低等缺點(diǎn)。本文介紹了一種三相全數(shù)字移相觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)方案。該電路由一個(gè)直流電平控制,輸出的脈制沖對(duì)應(yīng)于輸入正弦信號(hào)的正負(fù)半周調(diào)轉(zhuǎn)。其主要電路特點(diǎn)是： 相移可由輸入直流電平連續(xù)調(diào)節(jié); 輸出脈沖用方波調(diào)制,具有雙窄脈沖和單窄脈沖兩種模式; 具有缺相保護(hù)功能。

由以上分析可見，三相半控橋式整流電路觸發(fā)脈沖的移相要求是：

（1）任一相晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)在滯后本相相電壓30°～210°的區(qū)間發(fā)出。

（2）各相晶閘管的觸發(fā)脈沖相位依次相差120°。

（3）移相觸發(fā)電路的工作電源必須與加至晶閘管的正向電壓同步。

（二）輸出電壓與控制角

可控硅的觸發(fā)角是衡量加到控制極的電壓信號(hào)對(duì)控制極（柵極）的觸發(fā)能力大小的一種量?？煽毓枋且环N半控器件，主要用在整流電路當(dāng)中。通過控制導(dǎo)通時(shí)間，改變輸出電壓的波形，導(dǎo)通角和控制角，實(shí)際是應(yīng)用中認(rèn)為定義的倆個(gè)數(shù)值角度。

從定義來說這兩者用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的，所以導(dǎo)通角越大控制角越小。這個(gè)是典型的光耦相關(guān)信息隔離觸發(fā)電路低電平有效。當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)發(fā)光二極管有電流流過對(duì)應(yīng)輸出觸發(fā)信號(hào)，電阻為限流電阻。根據(jù)光耦的參數(shù)選擇電阻是保證可控硅的觸發(fā)端電壓高于正極，具體阻值根據(jù)可控硅的觸發(fā)條件確定。原則是保證觸發(fā)端的電位高于正端電位，其中值為保證可控硅可靠導(dǎo)通的最小值。

可見，只要改變控制角的大小，就可以改變整流輸出電壓的大小，以滿足勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置對(duì)晶閘管實(shí)行控制的要求。

圖2 輸出電壓平均值Uav與α的關(guān)系曲線

需要指出，計(jì)及整流元件的管壓降，以及供電回路中電感的存在使一個(gè)晶閘管的導(dǎo)通和另一個(gè)晶閘管的關(guān)斷不能瞬間完成，需有一個(gè)過渡階段，從而造成換相壓降。因此使輸出直流電壓值較上式計(jì)算值略低一些。

[1]楊冠城.電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置[M].北京:中國水利水電出版社,1986.

[2]丁書文.變電站綜合自動(dòng)化原理及應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2003.

[3]朱鳴海.交流特高壓輸電及其設(shè)備前期科研的可行性[J].中國電力,2010.