轨道交通牵引供变电技术第3章第3节12脉波整流机课件

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1、第三章第三章 牵引供变电电气主设备牵引供变电电气主设备原理原理第三节第三节 12 12脉波整流机组整流电路及其工脉波整流机组整流电路及其工作特性作特性 轨道交通牵引供变电技术第三节第三节 12 12脉波整流机组整流电路及其工作特脉波整流机组整流电路及其工作特性性 本章第二节已全面介绍了12脉波、24脉波牵引整流变压器与硅整流器的结构原理及其技术特性。在此基础上，本节和第四节将分析12脉波、24脉波整流机组整流电路及其工作特性，该类整流电路都是以6脉波三相全波桥式整流电路为基本电路构成的。将整流机组结构特点和整流电路两者结合起来，从而全面完整地给出12脉波、24脉波整流机组的整流过程及其工作原理

2、与特性，就是本节和第四节内容讲述的目的。轨道交通牵引供变电技术一、基于两组三相全波整流桥并联构成的12脉波整流电路（一）12脉波整流电路构成原理 12脉波整流电路如图3.27（c）所示。轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术图3.27 Dyd（四绕组DDyd）接线整流变压器构成12脉波整流电路图（c）两组三相桥并联工作整流电路 它由三相三绕组（或四绕组）整流变压器T和两组并联三相全波桥式整流电路RCT1、RCT2组成。其中RCT为基本整流单元，具有两组整流管，一组为共阴极接线（如D1、D3、D5），另一组为共阳极接线（如D2、D4、D6），它们共同由三相整流变压器的两个二次绕组分别供电，

3、即可获得6脉波的整流输出电压。轨道交通牵引供变电技术 对两组三相整流桥阀侧供电的整流变压器次边两个绕组分别为三角形（d）和星形（y）接线，两者阀侧的线电压之间形成（电角度为30）的相位移，如图3.27（a）所示，从而两组整流桥同时并联工作，即构成十二相12脉波整流电路。轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术（a）原次边线电压相量 图3.27（c）中Xd、Rd为负载的电抗和电阻，Lp为集中电抗的平衡电抗器，其中点与负载电路的一端连接，负载的另一端则和两组整流桥的阳极连接。由于两组整流桥阀侧线电压相位相差，它们交替导电的各桥臂整流管瞬时电压实际上不相等，将产生均衡电流ib，使整流桥的负载分配

4、不均，平衡电抗器的作用是限制ib值，同时Lp产生的感应电势（Ub）通常是阻碍导电相电压的变化。由于Ub对导电相电压的助增作用，从而延长了导电相的导电时间，这一点在下面介绍12脉波整流电路工作特性时，将作进一步的分析。轨道交通牵引供变电技术 近年来，国内外在城轨交通中广泛使用12脉波整流电路及其装置的基础上，对它进行了开发研究和试验，提出采用轴向双分裂式结构四绕组牵引整流变压器，由于其归算到阀侧电压的变压器每相漏抗和两个二次绕组间的每相分裂电抗增大，可以取代平衡电抗器的作用。此时图3.27（c）中可不设平衡电抗器，如图中虚线所示。然而，这种情况下，12脉波整流电路的工作特性基本上和带平衡电抗器电

5、路的工作特性相同，可采用相同的分析方法进行分析。轨道交通牵引供变电技术（二）12脉波整流电路工作原理与特性 现以图3.27（c）所示的D,d0,y11接线构成两组并联三相整流桥的十二相脉波整流电路为例进行说明，设uab、ubc、uca和、分别表示整流变压器T二次绕组y接线和d接线两个绕组的三相输出电压，可知这两组三相线电压依次形成30相移。轨道交通牵引供变电技术 如以二次绕组y接线的12点为基准，考虑上述两组三相输出电压及其反相（180）电压在整流过程中的共同作用，12个电压相量相位差依次为（30电角度），构成12脉波整流器阀侧线电压相量关系图如图3.27（b）所示。该图同时也表示各整流臂整流

6、管按顺时针换相的导电顺序。轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术（b）十二相电压相量（表示反相电压）按不同负载电流下，上述12脉波整流电路的工作原理、工作状态和基本特性，分别分析如下：1.负载电流IdIdg（临界电流）时的工作状态与特性 整流器工作时输出的整流电压Ud与负载电流Id之间呈某种函数曲线下降特性变化，如图3.28所示。轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术图3.28 整流器负载特性曲线 对于带平衡电抗器的12脉波整流电路的整流器见图3.27（c），当负载电流Id达到一定数量，即平衡电抗器激磁电流增大，平衡电抗器产生的感应电势（Ub）足够大，致使12脉波整流电路两组整流桥

7、并联工作。这时的负载电流称为临界电流（Idg）。当IdIdg时，平衡电抗器失去使两组整流桥任何时间都并联运行且均担负一半负载电流（1/2Id）的作用。轨道交通牵引供变电技术 对于轴向双分裂四绕组整流变压器的12脉波整流电路（不带平衡电抗器）而言，当IdIdg时，整流变压器每相换相电抗产生的漏感电势（反电势）较小，和带平衡电抗器的整流电路一样，不足以使两组整流桥并联运行。因此，整流电路进入简单的十二相推挽工作状态。轨道交通牵引供变电技术（1）时整流电路工作状态 为了进一步说明Id小于临界点电流时整流电路的工作状态，现以特征点IdIdg，接近空载状态下的情况进行分析，图3.29（a）表示这种工作情

8、况的整流电压和整流电流。轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术（a）时直流电压和整流臂电流波形ddgII 在图3.27（c）中两组整流桥共6个交流输入线电压端子（a、b、c、a、b、c），当任意时刻任一整流桥输入线电压瞬时值最高，则该线电压接入的整流臂整流管导电，其他整流臂整流管不导电，且导电的整流臂必须属于同一组整流桥，才能形成闭合回路。因而在任何 导电期间，全部负载电流Id只能由其中的一组整流桥承担，两组整流桥轮流交替工作，处于非并联运行状态。轨道交通牵引供变电技术/6 如图3.29（a）所示，整流变压器阀侧y接线和d接线绕组连接的两组整流桥，在交流输出线电压曲线族的交点（M点）处进

9、行换相。由于负载电流趋近于零，故换相角 （为非同一换相组间的换相角，例如，同一整流桥中D1、D3、D5和D4、D6、D2共为二组换相组）。每隔 以负载电流值Id在两组整流桥中轮换导电一次，形成矩形电流波形，在一个工频周期（）内，每个桥臂整流管导电二次，每次导通 ，总导电角为 。轨道交通牵引供变电技术00/62/6/3 空载时直流输出电压Ud的波形为线电压曲线族的包络线；每工频周期有12次脉动，形成十二相整流，如图3.29（a）所示。（2）IdIdg、整流臂整流管电流出现断口时的工况。轨道交通牵引供变电技术0/12 随着Id增大，但仍为 ，两组整流桥间换相时将产生换相角 ，整流电压和电流波形将发

10、生变化，如图3.29（b）所示。在换相角 的一段时间内，两组整流桥并联运行，各承担一部分负载电流。轨道交通牵引供变电技术ddgII00轨道交通牵引供变电技术（b）、时的上述波形ddgII012 从图中线电压曲线uab和 的交点M处开始，由整流桥RCT1（经D1和D6管）向整流桥RCT2（经和管）转移负载电流Id时，由于存在平衡电抗器电抗为主的换相电流（在无平衡电抗器的轴向双分裂四绕组整流变压器供电的12脉波整流电路中，换相电抗为变压器的穿越电抗），使换相过程延续时间 ，直到P点才结束，RCT1的负载电流为零。此后一段时间，全部负载电流由RCT2单独承担。轨道交通牵引供变电技术abu0/12 当

11、 时见图3.29（b），由于整流桥RCT1的交流线电压曲线uab和uac在N点相交，因而RCT1中的整流臂整流管D6和D2也发生换相，由于整流变压器阀侧同一接线组输出端的相间漏抗（包括一次、二次绕组在内）较小，即换相电抗很小，故其换相作用瞬时完成。此时uac电压尚未达到使D2导电的数值，因而在PA时刻内出现了整流臂整流管负载电流断口，直流输出电压Ud也产生了锯齿形波形。轨道交通牵引供变电技术0/12（3）当负载电流增大，且IdIdg（临界点电流）时，换相角 增大至 ，进入临界点的工作状态。此时两组整流桥之间的换相过程变为连续性的周期过程，即整流臂整流管的负载电流正好不出现断口参考图3.29（c

12、）。而直流输出电压Ud为两组整流桥整流输出电压瞬时值的平均值，脉波数为12，且脉波波顶高度较空载时的波顶高度明显降低，如图3.29（c）所示。轨道交通牵引供变电技术00/6 轨道交通牵引供变电技术（c）、，过渡点 时的上述波形ddgII06 综合上述 的几种运行工况可知，两组三相整流桥并联构成的12脉波整流电路，在负载电流 区域内工作时，两组三相整流桥基本上处于推挽工作状态。此时的主要特点：直流输出电压波形虽然为12脉波，但电压平均值突升较高（Id接近空载时）；整流机组效率降低；交直流侧的谐波含量也要增大，必须尽量降低临界点电流Idg的数值，将在下面进一步分析。轨道交通牵引供变电技术ddgII

13、ddgII2.负载电流 （临界点电流）时的工作状态与特性 当带平衡电抗器的12脉波整流电路两组三相整流桥通过平衡电抗器并联连接，或轴向双分裂四绕组整流变压器供电的12脉波整流电路中两组三相整流桥，不带平衡电抗器而直接并联连接时，在 （临界电流）的理想情况下，两组整流桥达到并联工作状态，总负载电流Id在两组整流桥间平均分配，各承担 。轨道交通牵引供变电技术ddgII ddgIId12I 现结合图3.27（c）所示带平衡电抗器或不带平衡电抗器（虚线短接）的12脉波整流电路两组整流桥并联连接时，对整流电路的工作及其导电情况进行分析。如图3.30（a）所示绘出了两组整流桥各整流管轮流并联导电电压波形图

14、轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术(a)两组桥各整流臂整流管轮流并联导电电压波形图；两组整流桥任意时刻并联工作的必要条件是，导电时刻两组桥路同时并联导电支路的电压必须相等且数值最大。考察波形图中 期间内的导电情况，RCT1桥的D1、D6整流管和RCT2桥的、整流管在 与 的分别作用下同时并联导电，在 期间内，加在平衡电抗器或换相电抗两端的电压为电压差 ，于是在Lp各一半的绕组中产生相等的感应电压ub/2（总电压为ub），其等效电路如图3.30（f）所示轨道交通牵引供变电技术3t4(/6)abuabu3(/12)ababuubababuuu ub的方向力图使两导电支路线间电压相等，也就

15、是使整流电压ud相等，故为轨道交通牵引供变电技术(f)均衡电流ib流通等值电路dabbabb/2/2uuuuu从而得 式（3.38）表明，在前述 导电期间两组整流桥并联支路的整流电压相等，且为两组工作支路变压器次边线电压和的一半（瞬时值）。轨道交通牵引供变电技术bababuuuababd2uuu（3.38）/12 在时刻内，导电支路不变，但，则平衡电抗器感应电压的方向相反，ub为负，形成图3.30（e）中的ub电压正负脉动的波形。此时Ud值仍保持式（3.38）的关系不变。此后在时刻，电路转换为RCT1的D1、D2整流管和RCT2的、整流管在电压与分别作用下并联导电，如此交替进行持续工作。轨道交

16、通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术(e)均衡电压波形（6f频率）两组整流桥各桥臂整流电流波形与导电整流管序号、并联导电后的整流电压波形分别示于图3.30（b）、（c）中。图3.30（d）为整流电压经放大后的波形和幅值，图3.30（e）为平衡电抗器或分裂电抗两端的均衡电压波形，其频率为6倍的工业频率。轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术（b）整流臂整流管并联导电电流波形（c）12脉波整流电压波形（d）整流电压放大后的波形和幅值 从以上分析和波形图可知，当时，带平衡电抗器或不带平衡电抗器具有较大分裂电抗的12脉波整流电路两组并联三相整流桥的工作特点如下：（1）在一个工频周期内，两组三相

17、整流桥每个桥臂整流管导电两次，每次为 ，其总导电时间为 ，每个整流桥导电电流为 。和 的工况相比，提高了每个整流臂整流管的利用率。轨道交通牵引供变电技术/32/3d(1/2)IddgII（2）并联运行的两组整流桥互不干扰，独立工作；在 并联运行的情况下，换相只在同一整流桥的变压器二次绕组相间及整流臂间完成。（3）关于均衡电压和均衡电流，平衡电抗器绕组（或轴向双分裂结构整流变压器供电整流电路中的分裂电抗）两端的均衡电压波形，如图3.30（e）所示，其值由通过平衡电抗器（或整流变压器两个二次绕组两相串联的分裂电抗 ）并联运行的两组整流桥直流输出电压瞬时值之差（如 ）来确定。轨道交通牵引供变电技术d

18、dgIIF2Xbababuuu 因而在电源电压一个周期内，均衡电压产生6次周期性交变，故其频率为电源频率的6倍（6f）。只要两组整流桥阀侧整流变压器两个二次绕组交流输出端的两组线电压幅值彼此相等，均衡电压的正负半波将保持对称；否则将出现直流分量，导致平衡电抗器铁心饱和。轨道交通牵引供变电技术 均衡电压的有关数值可参照图3.30（e）和图3.27（b），按下列关系式求得瞬时值式中，轨道交通牵引供变电技术babab()uuu2L2 2sinsin12Ut2L(31)sinUt（3.39）131sin122(3 1)2 2均衡电压有效值（按近似正弦波考虑）：轨道交通牵引供变电技术2 12b ef2L

19、 012(31)sindUUtt2L2L121(31)0.11248UU（3.40）上述频率为6f的均衡电压的整流电路中，均衡电流可视为纯感电流，并能反映到整流变压器原边绕组电流中去，但因均衡电流幅值较小，故在计算整流臂电流和整流变压器绕组电流时均可忽略不计。在图3.30（b）中也未计入均衡电流。轨道交通牵引供变电技术（三）主要技术参数及其计算 1.理想空载直流电压 理想空载直流电压又称理论空载直流电压，是指直流负载为零时的整流器实际直流电压。轨道交通牵引供变电技术在负载电流 （临界电流）的运行情况下，相当于推挽工作状态的12脉波整流电路，其直流输出电压脉波波顶高度为 ，如图3.30（d）所示

20、，因而空载直流电压为轨道交通牵引供变电技术ddgII2LmaxU/12doi2Lmax2L/1216cosd22sin/612UUttU（3.41）其中，、整流变压器二次绕组输出线电压的最大值和有效值。2.约定空载直流电压 约定空载直流电压是指整流机组负载特性曲线从临界点延伸至零电流时的空载直流电压。轨道交通牵引供变电技术2LmaxU2LUdooU 按图3.30（d），当负载电流在大于临界电流的情况下运行时，平衡电抗器（或轴向双分裂整流变压器的分裂电抗）电抗反电势起作用，两组三相整流桥并联运行，直流输出电压脉波波顶高度降为 。因而约定空载直流电压为 轨道交通牵引供变电技术doicos12Udo

21、c0.966UdooUdoo2L2L0.966 1.41.35UUU（3.42）比较式（3.41）和（3.42），可知由大于临界点负载电流的正常工作状态转换为空载时，直流输出电压实升百分率为3.52%（见图3.28）。3.均衡电流和临界（点）负载电流 计算 前面谈到在计算整流臂和整流变压器绕组电流时，可不计6倍工频的均衡电流 ，因相对负载电流 ，其数值较小。考虑 的存在，实际上两组整流桥的负载电流分别为轨道交通牵引供变电技术dgIbidIbi 式中 、分别为两组桥负载电流和均衡电流瞬时值。由于整流管的单向导电性质，因此两组整流桥并联运行的另一条件是需满足 ，即轨道交通牵引供变电技术d1dbd2

22、db1212iIiiIi（3.43）d1id2ibid20i 12脉波系统整流电路从一种工作状态（空载）过渡到另一种工作状态（如带负载），反映在整流桥组负载电流变化至 时发生这种过渡。此时过渡点（临界点）的总负载电流为过渡电流 ，又称临界电流，即轨道交通牵引供变电技术db12Ii（3.44）db12IidgIdgb2Ii（3.45）当负载电流 时，整流电路进入两组整流桥完全并联的工作状态，在均衡电压作用下，产生通过阀侧两个绕组的两相（其中d绕组为等值y接线的两相）而不流经负载的环向均衡电流 ，其流通路径如图3.30（f）的虚线所示。轨道交通牵引供变电技术ddgIIbi 需要指出，因以6f频率交

23、变，图中在RCT2的d绕组等值两相绕组中通过的是 ，因而构成均衡电流的环形通路。如忽略整流回路中整流元件、连接电缆、母线等的压降，则回路中的均衡电抗 ，对不同结构的两组整流桥并联构成的12脉波整流电路，其数值和组成是不相同的，从而均衡电流和临界负载电流 的数值也不同。轨道交通牵引供变电技术bibXdgI（1）对于带平衡电抗器的12脉波整流电路，均衡电抗 由下式组成：式中，为整流变压器短路电抗，、分别为一次和二次绕组百分电抗值；为平衡电抗器电抗。轨道交通牵引供变电技术bXbTP6(2)XXX（3.46）T12XXX1X2XPX 由式（3.40）和式（3.46），又因均衡电流滞后均衡电压90相位，

24、则可得到均衡电流有效值 和幅值 分别为轨道交通牵引供变电技术bIbmIb ef2LbbTP0.116(2)UUIXXX（3.47）2LbmTP0.1126(2)UIXX（3.48）从而由式（3.45）和式（3.47），可计算求得临界电流 ：轨道交通牵引供变电技术dgI2LdgbbTP22 20.051 852UIiIXX（3.49）（2）对于无平衡电抗器的轴向双分裂四绕组整流变压器供电的12脉波整流电路，均衡电抗由两个二次绕组导电两相的分裂电抗构成：式中 两分裂绕组间每相的分裂阻抗；、每相分裂阻抗的等效电抗。轨道交通牵引供变电技术bFF621212()XXXXX（3.50）FXXX则可得到相应

25、的均衡电流 和临界电流 计算式分别为幅值轨道交通牵引供变电技术bIdgIb ef2L2LbbFF0.110.009 212UUUIXXX（3.51）2L2LbmFF0.1120.01312UUIXX（3.52）临界电流临界电流值 的大小与12脉波整流装置运行的经济性密切相关。从图3.28可知，值过大，将使两组整流桥并联工作的区域缩小，对整流装置的效率和运行经济性都是不利的。轨道交通牵引供变电技术2LdgbF2 20.025 9UIIX（3.53）dgIdgI从以上分析和计算式可知：对于带平衡电抗器的12脉波整流电路装置，影响 值大小的主要因素是平衡电抗器电抗 值。值过大，将使整流变压器功率增大

26、；过小则使增大，设计时应合理地选择 值。轨道交通牵引供变电技术dgIPXPXPXdgIPX 对于轴向双分裂四绕组整流变压器供电的12脉波整流电路装置，限制 值大小的电抗是分裂电抗，或与整流变压器的分裂系数 有关（其中 为穿越电抗）。分裂电抗和分裂系数越大，则值越小。但因制造成本的约束，分裂系数一般在4.0以下。轨道交通牵引供变电技术dgIFXFFKXKXKXdgIdgI4.基于两组三相整流桥并联的12脉波整流电路其他主要技术参数现将表明该整流电路技术特性的主要技术参数及其计算式列于表3.2中。轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术序号参数名称计算式及结果备 注1整流臂电流平均值 和有效值

27、 与单台三相全波整流桥的整流臂电流波形相同，但幅值为d1/2Ia,avIa,efI2 3a,avd 011d22IItdd111236II22 3a,efd 011d22IItdd10.28923II（3.54）（3.55）表3.2 基于两组三相整流流桥并联的12脉波整流电路整流机组技术参数轨道交通牵引供变电技术续表 3.2序号参数名称计算式及结果备 注2整流变压器二次绕组电流（线电流）有效值 由于正、负半波对称，其有效值相等，故为半波有效值的2倍2efI2 2/3d2ef 012d22IIt dd120.40823II（3.56）轨道交通牵引供变电技术3整流变压器二次绕组（y，d两绕组）总容

28、量S2 、分别见（3.42）、（3.56）式22L2ef23SUIdoid2 30.4081.35UId1.05P（3.57）2LU2efI轨道交通牵引供变电技术4整流臂承受的反向电压峰值 RimUdoiRim2L221.35UUUdoi1.05U（3.58）5整流变压器一次绕组电流有效值 见图 3.30，将二次绕组电流方形波（用Id表示）反映到一次绕组后按左列积分式求得1efI 221ef1 01d2Iitd0.788I（3.59）轨道交通牵引供变电技术6整流变压器一次绕组容量S1 将一次绕组电压归算到二次侧1L2LUU11L 1ef3SU Idoi2 1efd330.7881.35UU I

29、Id1.01P（3.60）7整流变压器等值（计算）容量SC 12ddC1.011.0522SSPPSd1.03P（3.61）8带平衡电抗器时整流变压器计算容量 CCPSSSdd1.030.021 3PPd1.051 3P（3.62）5.对基于两组三相整流桥并联的12脉波整流电路的评价从以上工作原理分析和表3.2的各项技术参数值可知：（1）基于两组三相整流桥并联的12脉波整流电路的整流变压器容量利用率高。（2）正常工作时桥臂整流管的反向工作峰值电压较小，减少了产生逆弧（反向导电）的可能性。轨道交通牵引供变电技术（3）臂电流为 ，使整流管阳极电流减小，改善了它的工作条件，并有利于提高整流器组的负荷

30、能力。（4）在整流管产生逆弧事故状态下（短路），内部短路电流仅在三相桥的串联导电支路中流通，与并联整流桥无关，且一般设有反向电流的自动监测设备和熔断器保护，使故障元件自动被隔离并退出运行。轨道交通牵引供变电技术d/6I（5）该整流电路由于整流变压器阀侧y、d接线两个二次绕组匝数比（1 ）实施中有误差，以及y、d接线两个绕组的相应线电压之间互差 角度，其瞬时线电压并不相等，都将一方面导致直流负荷分配不均匀，另一方面对于带平衡电抗器的整流电路，将使平衡电抗器的均衡电势正、负半波不对称（参见图3.30），从而出现直流分量，引起直流磁化作用使其铁心饱和，最终降低了平衡电抗器的平衡效果。轨道交通牵引供变

31、电技术3/6 因而在目前城轨交通牵引变电所中应用的两组整流桥并联构成的12脉波整流电路中不采用平衡电抗器，而广泛采用具有较大漏抗的轴向双分裂四绕组整流变压器供电，利用较大漏抗（分裂电抗）取代平衡电抗器的作用。轨道交通牵引供变电技术（6）非线性的整流机组负荷接入城市电网中使用后，同时也向城市电网注入谐波电流。牵引变电所整流机组注入电网的谐波次数与含量，和整流机组输出的脉波数有关。理想情况下，整流负载电流反映到整流机组网侧后经傅里叶分析，可分解为奇数次的高次谐波电流，其次数n由下列关系式确定：轨道交通牵引供变电技术1nkp式中，p为脉波数，k为正整数（1，2，3，）。在理想情况下，各次谐波电流的数

32、值与网侧一 次电流基波分量 的关系：式中 谐波次数；、网侧一次电流基波电流和次谐波电流的有效值。轨道交通牵引供变电技术1I1nIInn1InI 根据现场实际运行测试结果，12脉波整流机组网侧（3335kV）特征高次谐波次数为11、13、23和25，另外还有3、5、7次和17、19次等非特征谐波。非特征谐波的存在主要是实际运行中，电网三相电压不完全对称和整流管触发延迟角不对称所导致的。但谐波总含量较6脉波整流电路有所下降，可减少对城市电网造成的谐波污染。轨道交通牵引供变电技术二、基于两组三相整流桥串联构成的12脉波整流电路1.整流电路构成 两组三相整流桥串联连接的12脉波整流电路，与上述两组三相

33、整流桥并联构成的12脉波整流电路的整流变压器接线完全相同。轨道交通牵引供变电技术 其主要区别就是它的两整流桥为顺极性相加参见图3.27（c），即RCT1整流桥的共阴极输出经负载回路接至RCT2的共阳极，后者的共阴极与前者的共阳极连接，不接平衡电抗器，两串联整流桥按12脉波供电电压依次串联轮流导电，故其输出整流电压是一组三相桥整流电压的2倍。其整流电路图如图3.31（a）所示。轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术图3.31两组三相整流桥串联构成的12脉波整流电路（）dX （a）整流电路图2.整流电路工作状态及其主要特性 两个二次绕组三相对应相线电压彼此相位差为，分别向两组三相整流桥供电，

34、两组整流桥各自独立按序进行换相。在任何期间，当两组桥中接入对应相线电压供电的四个串联整流臂整流管处于通路，其合成线电压最高时，则四个串联整流管导电，负担全部整流电流Id，整流器阀侧换相交流电压与整流电压输出图形和两组桥整流臂电流波形分别如图3.31（b）、（c）所示，两组整流桥换相顺序与整流脉波电压相量如图3.31（d）所示。轨道交通牵引供变电技术轨道交通牵引供变电技术（b）阀侧交流线电压换相和整流电压波形（c）各整流臂整流管导电电流轨道交通牵引供变电技术（d）换相顺序和整流电压脉波相量2.整流电路工作状态及其主要特性 两个二次绕组三相对应相线电压彼此相位差为，分别向两组三相整流桥供电，两组整

35、流桥各自独立按序进行换相。在任何 期间，当两组桥中接入对应相线电压供电的四个串联整流臂整流管处于通路，其合成线电压最高时，则四个串联整流管导电，负担全部整流电流Id，整流器阀侧换相交流电压与整流电压输出图形和两组桥整流臂电流波形分别如图3.31（b）、（c）所示，两组整流桥换相顺序与整流脉波电压相量如图3.31（d）所示。轨道交通牵引供变电技术/6/6 现举例进一步予以说明，可考察图3.31（a）、（d）所示 期间的导电情况。此时RCT2整流管经变压器二次d绕组输出端子 、与整流管 和RCT1的整流管D6，再经RCT1变压器二次y绕组输出端子b、a，最后与整流管D1，共计四个整流臂的整流管相串

36、联。轨道交通牵引供变电技术/6D6baD1 该串联电路首尾两个交流输出端子a和 之间的线电压为 和 的相量和（表示为u1）具有最大值，因而这四个整流臂的整流管在此期间串联导电，整流输出电压Ud等于u1，如图3.31（b）所示。此后按顺时针顺序依次经 后，转换由u2，最大电压供电的其他四个整流臂整流管导电，等等。轨道交通牵引供变电技术babuabu/6 一个工频周期内每个整流臂整流管持续导电一次，导电时间为 。从图3.31（b）、（c）可知，两组三相整流桥串联构成的12脉波整流电路的电流输出电压为单组三相整流桥输出电压（）的两倍，即 。轨道交通牵引供变电技术2/3dUdddd2UUUU3.主要技

37、术参数及其计算基于两组三相整流桥串联构成的12脉波整流电路主要技术参数及其计算式如表3.3所示。轨道交通牵引供变电技术表3.3 基于两组三相整流桥串联构成的12脉波整流电路整流机组主要技术参数序号参数名称计算式及结果备 注1 理想空载直流电压 按图3.30（d）直流输出电压Ud的脉波波顶幅值为doiU 12doi2Lmax 012coscosd/1212UUtt 2L2L622.7UU（3.63）2Lmax2cos12U轨道交通牵引供变电技术2整流臂电流平均值 Ia,av和有效值Ia,ef 与单台三相全波整流桥的整流臂电流波形相同2 3a,avd 01d2IItd13I2 23a,efd 01

38、d2IItdd10.5773II（3.64）（3.65）3整流变压器二次电流有效值I2ef 因二次电流的正负半波对称，其有效值相等，故为半波整流有效值的2倍 2/322efd 012d2IIt dd20.8163II（3.66）轨道交通牵引供变电技术4整流变压器二次绕组（y、d两绕组）总容量S2 22L2ef23SUIdoid2 30.8162.70UId1.05P（3.67）5整流变压器一次绕组电流有效值I1ef 按图3.31（c），将二次绕组电流用Id表示的方形波反映到一次绕组后，按左列式求得 221ef1 01d2Iitd1.576I轨道交通牵引供变电技术6整流变压器一次绕组容量S1 将

39、一次绕组电压归算到二次侧U1LU2L11L1ef3SUIdoi2L1efd331.5762.70UUIId1.01P（3.69）7整流变压器计算容量SC 12Cd1(1.01 1.05)22SSSPd1.03P（3.70）8整流臂承受的反向电压峰值URim doiRim2L222.70UUUdoi0.525U（3.71）4.对基于两组三相整流桥串联的12脉波整流电路的评价从以上分析和表3.3的各项技术参数可知：（1）该整流电路两组整流桥任一 时刻都有每桥两个整流臂的整流管（共4个桥臂）串联导电，并持续 时间，负担全部Id负荷电流，为此，每个整流臂并联整流管的数目，与前述两桥并联整流电路相比有所

40、增加，由于串联导电，设备利用率较两桥并联整流电路稍差。轨道交通牵引供变电技术/6/3（2）整流臂承受反向电压峰值是前述两桥并联整流电路的一半，较大地减少了产生逆弧的可能性。（3）两组整流桥之间不要求设置平衡电抗器，也不需要采用结构复杂、价格昂贵的轴向双分裂四绕组整流变压器供电，仅由通常结构的三绕组整流变压器供电即可，且整流变压器容量较前述两桥并联整流电路稍小。（4）该整流电路适用于直流电压较高的12脉波整流电压供电的场合。轨道交通牵引供变电技术三、两台三相桥式整流机组并联构成的等效12脉波整流电路1.整流电路构成 在电解、电镀和其他工业中，广泛应用两台6脉波三相桥式接线的整流机组在直流侧并联组

41、合，形成等效12脉波整流电路，并区分为带平衡电抗器和不带平衡电抗器两种整流电路。其电路构成阀侧与图3.27（c）相同，但整流变压器为两台三相双绕组降压变压器，分别对两组三相整流桥供电，如图3.32所示。轨道交通牵引供变电技术 形成等值12脉波整流电路必须具备的条件：两台6脉波整流机组的整流变压器阀侧线电压彼此间应有 的移相角，变压器的原、次边线电压、电抗百分比等技术参数应相同。轨道交通牵引供变电技术图3.32 两台整流机组并联构成的等效12脉波整流电路连接形式/6 对于三相桥式整流电路，可以很方便地利用整流变压器星形（y）和三角形（d）适当的接线组合来满足这些条件。不同双绕组整流变压器绕组接线

42、方式可能的组合共有以下4种：Yy接线和Dy接线两台整流变压器组合；Yd接线和Dd接线两台整流变压器组合；Yy接线和Yd接线两台整流变压器组合；Dy接线和Dd接线两台整流变压器组合。轨道交通牵引供变电技术 从避免整流变压器绕组电流出现三次和三次倍数的谐波考虑，每台整流变压器的原、次边至少应有一组d（角形）接线绕组，则上述4种接线组合中，应以、种组合较为理想，在实际应用中也较多。2.等效12脉波整流电路工作特点（1）带平衡电抗器的两台三相桥式整流机组并联构成的等效12脉波整流电路的工作特性和本节前述单台三绕组整流变压器供电的两组三相整流桥并联构成的12脉波整流电路（带平衡电抗器）相同。轨道交通牵引供变电技术当负载电流 （临界点电流）时，两组三相整流桥并联工作，每个整流桥负载电流为 ，在一个工频周期内，两组整流桥每个桥臂导电两次，每次为导电时间为 ，总导电时间为 。各种技术参数和表3.2相同，但每台整流变压器等值计算容量应为 。轨道交通牵引供变电技术ddgIId(1/2)I/32/3Cd(1/2)0.515SP （2）对于不带平衡电抗器的两台桥式整流机组并联构成的等效12脉波整流电路，无论负载电流大小，都按推挽工作状态运行，即每组整流桥的整流臂依次导电时刻，在一个工频周期内导电两次，每个整流臂总导电时间为，使整流装置的效率相对降低。轨道交通牵引供变电技术