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發電機勵磁系統中的整流電路（圖文）

發布時間：2022-09-23 16:08:29 ▏閱讀：次

新聞主題	發電機勵磁系統中的整流電路（圖文）

發電機整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經過整流電路之后的電壓已經不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習慣上稱單向脈動性直流電壓。

1．三相全控橋整流電路

在電力電子技術課程中我們已經了解了如何將三相電壓經三相全控橋整流電路整流為可控的直流電壓。全控橋整流電路由6個晶閘管構成，其觸發導通換相角是可控的，見圖1。通過控制觸發角α的大小，可以改變直流電壓的大小。確定同步電壓由負變正過零點滯后α角觸發，依次觸發6個脈沖。圖2中的a、b、c是VSO1、VSO3、VSO5控制觸發角α的起始點（α＝0）；a＇、b＇、c＇是VSO4、VSO6、VSO2控制觸發角α的起始點。VSO1～VSO6觸發脈沖依次間隔60°，順序為a、c＇、b、a＇、c、b＇，并要依次與uab、uac、ubc、uba、uca、ucb電壓保持同步。為保證后一晶閘管觸發導通時前一晶閘管處于導通狀態，在給后一晶閘管觸發脈沖的同時也給前一晶閘管以觸發脈沖，形成雙脈沖觸發。

發電機三相全控橋整流電路圖.png

圖1 發電機三相全控橋整流電路圖

發電機控制觸發脈沖曲線圖.png

圖2 發電機控制觸發脈沖曲線圖.

三相全控橋整流電路輸出電壓與控制角α的關系為

Ud=1.35Ecosα .........................................(6-1)

式中 E——輸入交流線電壓。

當α＜90°時，Ud＞0，改變控制角就可以改變直流電壓，實現AER功率單元的控制要求。

2．整流換相過程

三相全控橋整流過程中，同一時刻應有兩個晶閘管處于導通狀態。在受到正向電壓和控制觸發脈沖作用下，預導通的晶閘管由截止進入導通狀態，而預關斷的晶閘管由導通進入截止狀態，形成換相過程。由于整流電路的負載是發電機的轉子繞組，換相回路存在大電感，換相電流不能瞬時變化，以VSO6向VSO2換相過程為例，i6逐漸從Ifd衰減為0，VSO6關斷。i2逐漸從0上升為Ifd，見圖3。

發電機電源電感對換流的影響.png

圖3 發電機電源電感對換流的影響

在換相過程中，ub、LT、uc、LT經VSO6和VSO2短路（見圖4）。由于短路環存在，輸出電位為兩個LT的中點，直到VSO6關斷，在輸出波形上留下缺口，換流角為γ，見圖3左圖。

由交流回路等值電抗XT所引起的換相過程使直流輸出電壓平均值為

由式（6-2）可得到整流電路的外特性如圖4所示。

式（6-2）表示雖然XT是交流側參數，但其在換相過程的作用效果等值于直流電流在其上的直流壓降。由此可見，在某一固定觸發角α時（E01或E02），直流側輸出電壓Ud隨勵磁電流Ifd的特性是下傾的，見圖6-7中特性1和特性2。勵磁繞組的伏安特性為特性3（帶有一定非線性），其與全控橋外特性的交點即為運行點，而改變控制觸發角α可以使外特性上下平移，相應改變勵磁電壓的工作點，見圖6-7。

發電機換流期間的等值電路圖.png

圖4 發電機換流期間的等值電路圖

發電機三相全控橋整流電路外特性曲線圖.png

圖5 發電機三相全控橋整流電路外特性曲線圖

3．逆變工作狀態

當移相觸發角α＞90°時，直流側輸出電壓將為負電壓。轉子繞組磁場能量向交流側釋放，直到能量釋放完畢，這種移相觸發角α＞90°，能量向交流側釋放的作用，稱之為“逆變”，逆變過程用于在發電機需要停機時滅磁。

（1）逆變工作原理

設三相全控橋原工作在整流狀態，在勵磁繞組中建立電流Ifd方向如圖7中所示。當交流側電源uab變為負值時，電感L中的Ifd方向不變，于是電感L中的儲能反饋到電源中，即交流電源吸取直流側L反饋的能量，實現了逆變。

如圖6所示，設VSO1、VSO6導通，此時uab＜0，但負載電感L中原有電流Ifd在逆變過程中在L兩端產生的感應電動勢［極性見圖6］較大，抵消uab后仍然可使VSO6、VSO1處為正向電壓，保持導通狀態。于是輸出電壓Ufd等于uab（負值）。當L中儲能不能維持逆變時，晶閘管中電流中斷，逆變結束。顯然，Ufd.av負值愈大，逆變過程愈短。

發電機三相全控橋逆變電路圖.png