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1、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路在电解电镀等工业中，常用到低电压大电流（例如几十伏，几千至几万安）可调直流电源。图2-28为带平衡电抗器的双反星形可控整流电路。其变压器二次侧为两组匝数相同极性相反的绕阻，分别接成两组三相半波电路。变压器二次侧两绕组的极性相反可消除-tec1A 乙 /-T广图2-28带平衡电抗器的双反星形可控整流电路图2-29 双反星形电路，a=0时两组整流电压、电流波形铁芯的直流磁化，设置电感量为Lp的平衡电抗器是为保证两组三相半波整流电路能同时导电。与三相桥式电路相比，在采用相同晶闸管的条件下，双反星形电路的输岀电流可大一倍。平衡电抗器的作用：两个直流电源并联时，只有当电
2、压平均值和瞬时值均相等时，才能使负载均流，双反星形电路中，两组整流电压平均值相等，但瞬时值不等，两个星形的中点n1和n2间的电压等于ud1和ud2之差。该电压加在Lp上，产生电流ip，它通过两组 星形自成回路，不流到负载中去，称为环流或平衡电流，考虑到ip后，每组三相半波承担的电流分别为一。为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便限制环流在负载额定电流的1%2%以内。图2-30平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为六相半波整流电路，只能有一个晶闸管导电，其余五管均阻断,每管最大导通角60o ，平均电流ld/6。当a=0时，Ud
3、为1.35U2，比三相半波时的1.17U2略大些 六相半波整流电路因晶闸管导电时间短，变压器利用率低，极少采用。双反星形电路与六相半波电路的区别就在于有无平衡电抗器，对平衡电抗器作用的理解是掌握双反星形电路原理的关键。由于平衡电抗器的作用使得两组三相半波整流电路同时导电的，平衡电抗器Lp承担了 n1、n2间的电位差，它补偿了 ub和ua的电动势差，使得两相的晶闸管能同时导电将图2-29中ud1和ud2的波形用傅氏级数展开，可得当 a =0 时的ud1、ud2，即-COSfidUf 卜一 cos9ojT3540=* 口 + .闪耳證曲- - 口対听一 6(F) + - 6()-3J松 *sd=(
4、7)按照同样方法可以列出六次、九次谐波电压单独作用时的回路方程组。解此方程组可得出各支路的谐波电流及环流，计算结果如表1所列表1各次谐波电压环流计算结果支路电流I1I 2I 3I 4I P3次谐波有LpI31j-I31I3100无LpI31j-I31I31006次谐波有LpI61j-I61j-I61j2I61j2I61j无LpI62j-I62j-I62j2I62j2I62j9次谐波有LpI91j-I91I9100无LpI91j-I91I9100Ini .=, In2=, n=3、6、9由以上的计算结果可知，无论是图3 ( a)或者图3 (b),三次和九次谐波电压产生的环流不流过Lp，只在本组整
5、流电路的两支路内流动，与两组整流电路之间的环流无关。六次谐波电压产生的环流全部流过Lp，而不在本组整流电路之间流动，是两组整流电路之间环流的组成部分。4平衡电抗器电感量和环流计算把以上所计算的各次谐波电压产生的环流相叠加，便可得岀每个支路环流iiH和每组整流电路之间的实际环流 ipr */ *F?*.丿 7n7X*%l ，也 口1 J -B-r/ %JB图2计算环流等效电路h0.CKI2 50.001 50.M1 0图4环流限制在1%时L和ip随Lp/L变化曲线(a) 有平衡电抗器Lp(b) 无平衡电抗器LplOGrn /2卄 cos(9 w n /2+ (8)ip=cos(6 Wt n 2
6、(9)*1 00ItLJaii0 930 940950.960 970 980 99图5双反星形带平衡电抗器整流电路并联运行环流波形图/Ti1H3 16 L=cos(3 w-t n /2卄 cos(6 ccHt一般情况下，每组整流器的环流都限制在额定电流值的1 %2%,也就是两组整流器输岀总电流的0.5%1 %。由于晶闸管的单向导电性，环流的最大值不能大于工作电流值，否则晶闸管将会阻断，使电路处于六相半波运行状态，而不能进入并联运行状态。图4是当每组整流器的环流限制在1 %时，电感L和两组整流器之间的环流ip随Lp/L变化曲线。由图4曲线L可以看出，Lp/L从0 (无Lp )到1之间变化时，当
7、环流限制在 1 %时，所需的电感量仅减小了 0.00016U2/ld (从0.03127U2/ld变化至 0.03111U2/ld )，也就是说Lp的变化并不影响环流i1H。从图4曲线ip可以看出，当Lp/L从0到1之间变化时，ip从0.00227ld变化至0.00113ld。如果此时额定电流为10kA，则其环流从22.7A变为11.3A，由此可见，电感L已经起到限制环流的作用，在满足每组整流器环流限制值1%的情况下，两组整流器之间的环流为 22.7A 。这完全能够满足工程要求，同时也减小了工程?价5 仿真结果为了验证本文的研究结果，我们用 MATLAB 对此电路进行了仿真，图 5 为仿真结果
8、曲线。仿真电路参数是按照HT 超导托克马克纵场电源的具体参数来选取。其值为：U2=18V , 2L=0.3mH , Lp=0.15mH，负载为电感量 3.25H、电阻为6.6mQ的大电感负载。由图5可知，无论有无中间平衡电抗器，每组整流器之间的环流大约为80A，而两组整流器之间的环流在两种情况下分别为19.6A和9.3A，证明了理论分析的正确性。6 结语1 ）对于两组并联运行的双反星形带平衡电抗器整流电路，可以省去两组整流器之间的平衡电抗器。2） 两组双反星形带平衡电抗器整流电路并联运行时产生的环流中，3的奇数倍次谐波电压产生的环流只在每组整流器之间的两相内流动。3）在 3 的偶数倍次谐波中， 6的奇数倍次谐波电压产生的环流只在两组整流器之间的两相内流动。4）在 3 的偶数倍次谐波中， 6的偶数倍次谐波电压不产生环流，与直流分量一起组成并联后输出电压的组成部分。因此，在这种联结方式下，其输 出电压的最低次谐波是 12次谐波，这与用其它方法分析的结果相一致。
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
