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demo3_6_1帶平衡電抗器的雙反星型可控整流電路

       常用的大功率可控整流電路主要分為兩種：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路和多重化整流電路。前者適用于低電壓、大電流的場合，后者在在采用相同器件時可達(dá)到更大的功率，可減少交流側(cè)輸入電流的諧波或提高功率因數(shù)，從而減小對供電電網(wǎng)的干擾。

       帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路二次側(cè)為兩組匝數(shù)相同極性相反的繞阻，分別接成兩組三相半波電路。二次側(cè)兩繞組的極性相反可消除鐵芯的直流磁化，雖然兩組相電流的瞬時值不同，但是平均電流相等而繞組的極性相反，所以直流安匝互相抵消。平衡電抗器保證兩組三相半波整流電路能同時導(dǎo)電，與三相橋式電路相比，雙反星形電路的輸出電流可大一倍。

       接平衡電抗器的原因:

       1.兩個直流電源并聯(lián)運行時，只有當(dāng)電壓平均值和瞬時值均相等時，才能使負(fù)載均流，在雙反星形電路中，兩組整流電壓平均值相等，但瞬時值不等。

       2.兩個星形的中點n1 和n2 間的電壓等于ud1 和ud2 之差，該電壓加在Lp 上，產(chǎn)生電流ip ，它通過兩組星形自成回路，不流到負(fù)載中去，稱為環(huán)流或平衡電流。

       3.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%以內(nèi)。

       4.雙反星形電路中如不接平衡電抗器，即成為六相半波整流電路。

       5.六相半波整流電路中，只能有一個晶閘管導(dǎo)電，其余五管均阻斷，每管最大導(dǎo)通角為60°，平均電流為Id /6；當(dāng)α=0?時，Ud 為1.35U2 ，比三相半波時的1.17U2 略大些；因晶閘管導(dǎo)電時間短，變壓器利用率低，極少采用。

       平衡電抗器Lp 承擔(dān)了n1 、n2 間的電位差，它補(bǔ)償了ub ' 和ua 的電動勢差，使得ub '和ua 兩相的晶閘管能同時導(dǎo)電。

        ωt1 時，ub '>ua ，VT6 導(dǎo)通，此電流在流經(jīng)LP 時，LP 上要感應(yīng)一電動勢up ，其方向是要阻止電流增大?？蓪?dǎo)出Lp 兩端電壓、整流輸出電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

       雖然ud1 <ud2 ，但由于Lp 的平衡作用，使得晶閘管VT6 和VT1 同時導(dǎo)通。

        時間推遲至ub '與ua 的交點時，ub ' =ua ，up =0。之后ub '<ua ，則流經(jīng)b'相的電流要減小，但Lp 有阻止此電流減小的作用，up 的極性反向，Lp 仍起平衡的作用，使VT6 繼續(xù)導(dǎo)電。直到uc '> ub '，電流才從VT6 換至VT2 ，此時VT1 、VT2 同時導(dǎo)電。每一組中的每一個晶閘管仍按三相半波的導(dǎo)電規(guī)律而各輪流導(dǎo)電。平衡電抗器中點作為整流電壓輸出的負(fù)端，其輸出的整流電壓瞬時值為兩組三相半波整流電壓瞬時值的平均 值。

        將ud1 和ud2 的波形用傅氏級數(shù)展開，可得當(dāng)α=0°時的ud1 、ud2 ，即

        負(fù)載電壓ud 中的諧波分量比直流分量要小得多，而且最低次諧波為六次諧波。直流平均電壓為Ud0=1.17U2

       α=30°、α=60°和α=90°時輸出電壓的波形如上圖

       當(dāng)需要分析各種控制角時的輸出波形時，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。

        輸出電壓波形與三相半波電路比較，脈動程度減小了，脈動頻率加大一倍，f=300Hz。

        在電感負(fù)載情況下，移相范圍是90°。

        在電阻負(fù)載情況下，移相范圍為120°。α=0°仿真結(jié)果如下

        將雙反星形電路與三相橋式電路進(jìn)行比較可得出以下結(jié)論：

       1.三相橋為兩組三相半波串聯(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)U2相等時，雙反星形的Ud是三相橋的1/2，而Id是單相橋的2倍。

       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，ud和id的波形形狀一樣。

demo3_6_2移相多重化整流電路(12脈動整流)

        可采用多重化整流電路減輕整流裝置所產(chǎn)生的諧波、無功功率等對電網(wǎng)的干擾，將幾個整流電路多重聯(lián)結(jié)可以減少交流側(cè)輸入電流諧波，而對晶閘管多重整流電路采用順序控制的方法可提高功率因數(shù)。

       并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)和串聯(lián)多重聯(lián)結(jié)，可減少輸入電流諧波，減小輸出電壓中的諧波并提高紋波頻率，因而可減小平波電抗器。使用平衡電抗器來平衡2組整流器的電流。

        移相30°構(gòu)成的串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路，整流變壓器二次繞組分別采用星形和三角形接法構(gòu)成相位相差30°、大小相等的兩組電壓，接到相互串聯(lián)的2組整流橋。因繞組接法不同，變壓器一次繞組和兩組二次繞組的匝比如圖所示，為1:1:1.732。該電路為12脈波整流電路。

仿真結(jié)果如下