《12脉波整流变压器结构形式的选择.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《12脉波整流变压器结构形式的选择.pdf（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 电源技术应用2 0 0 1 年 9月第9期 【 编者按 ： 本文时太功率同相逆并联 1 2相整流 电路 中两个相位相差 3 O 。 的整流桥的输 出不均 衡问题作 了定性、 定量的分析 ， 其分析 结果时于从事太功率 1 2相整流系统设计的工程技术人 员和 用户会有裨益 1 2脉波整流变压器结构型式的选择 西安电力整流器厂黄大华别利生( 西安7 1 0 0 7 7 ) 摘要 ：介绍 了 l 2脉波整流机组 中整流变压 器雨种结构型式的特点和在 方案选择 中需要注意的 问题 关键词：1 2 脉波整流变压器结构型式 On S e l e c t i o n o f S t r u c t u r
2、 e T y p e o f Re c t i f o r me r f o r Us e i n 1 2 - p u s l e Re c t i fi e r Hu a n g D a k u a Bi e s h e n g Ab s t r a c t ： T h ep mp e n y o f t w o s t l u c t u r e t y p e s o f r e c t i f o r m c r f o r u s e i n1 2 _ p l 1 l r e c t i fi e r a n dt h e ma t t e r s n e e d i n g a t
3、 t e n ti o n o f s de c ti n g s t r u c t u r e p r o j e c t i s i n t r o d u c e d Ke ywo r d 1 2 - p u l s e , Re c t l f o r me r , S t r ut C u r et y pe 中图分类号 ： T M 4 o 3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 6 1 1 2 4 9 ( 2 0 0 1 ) 9 4 6 3 0 3 在大型的电化学或电冶金用直流电源系统 中， 同 相逆并联 1 2脉波整流机组是组成 2 4相 、 3 6相、 4 8相 整 流系统 的
4、基本组成单元。1 2脉波整流机组主电路 的连接型式有两种方案 ： 一种是由一台整流变压器与 两台整流装置组成的单机组 1 2脉波整流 电路 ( 简称 “ 单 机组 l 2脉波整流电路” ) ； 另一种是 由置于同一油 箱内的两台完全独立的整流变压器与两台整流装置 组成的双机组等值 1 2 脉波整流电路 ( 简称 “ 等值 1 2 脉波整 流电路” j 。二者的连接方式如图 1 、图 2所 图 1 单机组 1 2 脉 波整流 电路 图 2等值 1 2脉波整流电路 示 。 上述两种连接方式的整流电路 ，对 l 2脉波整流 输出电压 ( 电流)波形的对称性 以及对网侧谐波电流 的影响是不同的 ， 应
5、引起设计人员和用户的注意。 1 两种 连接方式对谐 波电流 的影响 理想情况下 ， 1 2 脉波整流电路运行过程 中， 不会 4 6 3 r 4 3 ) 维普资讯 1 2脉波整流变压器结构型式的选择 在网侧产生 5次和 7次谐波电流。但单机组 l 2脉波 整流电路 ， 由于变压器两个阀侧绕组 的输 出电压和阻 抗不容易做到很一致 ， 使得运行时存在着严重的负荷 分配不均的问题。 需要通过晶闸管相控或饱和电抗器 的励磁调节来纠正这种偏 差， 从而导致二个三相桥晶 闸管导通的相位差不能严格地保持为 3 0 。 ，使得网侧 仍然存在 5次和 7次谐波 电流。 对于等值 1 2脉波整流 电路 ，由于变
6、压器两个阀 侧绕组的输出电压和阻抗容易做到一致， 而不会破坏 l 2脉渡的对称性。 2 阀侧绕组之 间负荷 电流分配不均 的问题 2 1 单机组 1 2脉波整流 电路 单机组 l 2脉波整流电路 ， 其整流变压器网侧只 有一组绕组 ，导致两组阀侧绕组间负荷分配不均的 原因是 Y接和 接这 两组绕组 间匝 比 肌N 偏离 1 3，彼此理想空载直流电压 玑。 不相等，因此 ， 负荷分配不可能平均。 整流变压器阀侧两组绕组间的匝比 M N 值接 近 1 3的可取整数比为 4 7 ( 偏差 1 0 4 ) 、 7 l 2 ( 偏差 1 0 2 ) 、 1 1 1 9 ( 偏差 0 2 7 ) 。由此可
7、见 ， 将 胁 做成 l 1 1 9 ， 可使 。 偏差减到最小 ， 改善 电流分配不均问题。 但 由于变压器结构上 的合理性和 制造方面 ( 变压器变比越大尤其如此) 的原因， 这样 的 匝比实际上是不容易做到的。 对 于三相桥式整流电路 ， 整 流变压器阀侧 绕组 间 匝比 肌 N =4 7时 ，理想空 载直 流电压 之差 U =1 0 4 。但两组整 流器 的负载 电流分 配却 相差很大 因为变压器网侧绕组的电抗 。 为各整 流桥公有 ，对整流桥间的负载电流分配没 有调节作 用。负载电流分配完全取决 于各组 阀侧绕组 电抗值 X z =X v + 和阀侧连接母线的电抗 。( 其 中 儿
8、为 Y形连接绕组的电抗值 ， 为 形连接 绕组的电抗值) 根据有关资料计算结果表明： 当变压器二次电抗 Xn =X =5 时 ， ， n =0 2 9 2 8h I d a=0 7 0 7 2h 当变压器二次电抗 X =X v =1 0 时， l =0 3 96 4l h I a =0 6 0 36I a 由此可见 ， 变 压器二次 电抗数值愈小 ， 负载分 配相差就愈大。 有 实际例子可 以证 明这一点 。兰州 有一 用户 采 用这 种单机 组 l 2脉波二 极 管整 流 电 路 ，投 运 后 发 现 ，其 中一整 流 桥直 流 电 流达 到 1 2 0 0 0 A( 额 定值 )时 ，另一
9、整流桥 的直流 电流只有 4 6 4( 4 4 ) 4 5 0 0 A。导致设备无法正 常运行 ， 后来被 迫重新改 造 理论 计算表 明 ：增 大整 流变压器 二次电抗 = + ， 可以部分减小负载 电流分配不均 的问题。但完全依赖于增大 的值来弥补 。 的影响是不切实际的。因为要将二者 ( 匝比 4 7 ) 的 电流偏差， a 限制到 3 以下 ， 则要求整流变压器 二 次电抗 = + 达到 6 9 3 由于整流变压器阀侧 连接 的电压 大于 Y连接的 电压 v ，设想在 变压器设计 时可人为地 使 比 v 大4 1 6 ， 则在额定运行条件下， 可 以使二者 的负载电流分配达到均衡 。但
10、 由于整流变 压器阀侧 电抗可调整的只有变压器 内部 引线电抗和 阀侧母线 电抗 ， 可调节范围很有限 而且 ， 整流机组 的负载率是随生产工艺和备用机组 的投切经常变化 的。所以 ， 这样的设想具有很大的局 限性 ， 实际上是 做不到 的。 将整流变压器绕组按分裂式变压器结构 ( 如 轴 向分裂 ) 设计 ， 增大绕组问阻抗 ， 也有利于改善负 载 电流分配不均问题 。但针对 晶闸管整 流器而言 ， 可能存在着其它不利于晶闸管安全运行 的因素 ( 下 面另有分析说 明) 。 采用 晶闸管整流器虽然可以对两套阀侧绕组 的电流作适当的调整， 使之达到均衡 ， 但存在着其它 不利于晶闸管整流器安全
11、运行 的因素( 下面另有分 析说明) 。 采用饱 和电抗器进行细调 ，能较好地解决二 者负载 电流分配不均 问题。但也是有代价的。饱和 电抗器占用的地方 、 增加的制造成本 、 本身的电耗和 对功率因数的影响等都是不能忽略的。 2 2等值 l 2脉波整流电路 对于等值 1 2 脉波整流电路来讲， 就不存在因、 Y连接引起负载电流分配不均的问题。 在等值 1 2 脉波 整流电路中， 尽管其整流变压器的网侧也有 Y形连接 和形连接之分，但由于变压器网侧绕组匝数比阀侧 绕组 匝数多得多 ，将匝数之 比做到接近 1 是很 容易的事 。又因为两 台变压器绕组的每 匝电势可以 设计成不相等，完全可以使两
12、台整流变压器的阀侧 电压 =U 2 、 乩 0 。再加上变压器网侧 电抗 不是公共的， 对 电流分配有调节作用 ， 完全可以 使两台的负载电流达到均衡分配。 3 两台晶闸管整流器之间的兼容问题 维普资讯 电源技术应用2 0 0 1 年 9月第9期 在 1 2脉 渡整 流电路 中 ，整 流主 电路是 由两 台 6 脉渡晶闸管整流桥组成的。二者之间的相位角( 或 控制延迟 角) 相差 3 O 。 ，由两组完全独立的阀侧绕组 供电 整流装 置在运行过 程 中会 导致 电网各点电压 波形产生 畸变 ，干 扰电 网上其 它电气设 备 的正常 运行 。同理 ， 电网的扰 动超过一 定极 限时 ， 也会导
13、致整流装置规定性 能的下 降 ， 使 其运行 中断 、 甚 至 损坏 。 这就是整流器与 所在 电网的兼 容性 问题 。 按 国标 G B 1 0 2 3 6 8 8的规定，兼容的含义是：第一 ， 整流器对 电 网的干 扰在 电网的容许范 围之 内；第 二 ，整流器接入 电网后 ，整 流器进线 上的 电压波 动 、频率 、 渡形等参 数的扰动 ( 包括其 本身接入后 引起 的扰 动 )应低 于所选整 流器 的抗 电网干扰极 限值 。 按照 国标 G B 1 0 2 3 6 8 8的规定 ，B级抗扰等级 的整流器允许的换相缺口极限值是 ：最大深度为 4 0 ； 最大宽度为 3 O 。 ； 最 大
14、面积为最 大深度与最 大 宽度之 积的 1 1 0， 即 4 0 x 3 0 x 0 1=1 2 0 。 换相缺 口 过大 ，会造成触发失败 、误触发或 整流器工作不 稳 定 。 一个典 型的 6脉波整流器其阀侧 的电压换相缺 口波 形如图 3所示 。 电网换 相的变流 器在换相期 间 ， 参与换相的两相交流端子被 瞬问短路 ，使变 流 器阀侧线电压突降到接近于零 ， 而导致电压波形 出 现缺 口 囤 3 典型 的 6脉波整流 嚣阀侧 电压捷相缺 口波形囤 ( 忽略 了寄生振 荡) 在大型整 流系统 中 ，直流 回路存 在着很 大 的 电感 。当直 流 电压出现快 速波动时 ， 电感 中的储
15、能 被 逆变馈送 给电 网。这 个过程 中整 流器实 际上 是 做逆变运行。国外公司对用于单机组 l 2脉波整流 的整 流变压器就要求 ： 阀侧 绕组解耦 因子 d1 0 ，以避 免一个桥路( 整流桥 )运行所 产生 的陷落 ( 换相缺 口)干扰另 一个桥路 ( 整 流桥 ) ，防止产生 换相失败 。 对于单机组 l 2 脉波整流电路 ，两台晶闸管整 流桥 由同一台变压器供电 ，两阀侧绕组间共一个磁 路 。一 台整 流桥所 产生的 阀侧 换相缺 口很 大部分 ( 8 0 以上) 被耦合到另一组的阀侧上， 这就导致二者 之间相互干扰。 其主要影响在于： 激发高频振荡， 有可 能产生过电压 ； 当
16、延迟角大于 3 0 。 时 ， 换相缺口处过高 的 d v d 有 可能导致晶闸管被误触发 ，使整流器工 作不稳定。 在武汉 、 长春两地 ， 曾有过类似的例子 。 用户因采 用单机组 1 2脉渡整流电路而导致晶闸管整流器难以 可靠 、 稳定地运行。 对于等值 1 2脉波整流电路，变压器的两个器 身是完全独立 的， 没有共磁路的问题 ，两台整流桥所 产生的换相缺 口经整流变压器 的漏抗衰减 ( 到 2 0 左右) 之后 ， 相互之间的干扰小得多。 一般不会超过整 流器的抗扰极限。所以等值 l 2 脉渡整流电路的兼容 好得多。 4造价的比较 单机组 l 2脉波整流电路的变压器 ，只有一个器 身
17、， 一台调压开关。铁心利用率高。 所 以有造价低、 体 积小之优点。 等值 l 2脉渡整流电路的整流变压器为双器身结 构 ， 需要两台调压开关。 相当于化整为零 ， 铁心利用率 也低。所以， 有造价高和体积相对较大的缺点 。 5 结语 在两种 1 2脉渡整流电路用整流变压器的结构方 案选择过程中， 专业的整流变压器和整流器制造厂家 都会主张用户采用等值 l 2脉渡整流电路的结构形 式， 以保证技术和性能指标的要求 Q 作者简介 黄太华 男 1957年生，研完员级高级 工程师，西安电力整流嚣厂副总工程师主要 从事电化学度电，旨金用大功丰整流电源的研 究与设计。 别利 生男 1 9 6 0年 生，工程师 ， 任 西 安电力整流器厂变压嚣分厂厂长，主要从事 整流变压 器制造技术与新产品研制工作。 收稿 日期 ： 2 0 0 1 4 1 9 定稿 日期 ： 2 0 0 1 6 1 2 4 6 5 f 4 5 维普资讯